Джеф Хокинс - Об интеллекте

Если обезьяна обучена последовательностям визуальных паттернов, таких что она может предсказать определенный визуальный паттерн в конкретный момент, мы должны найти нейроны, демонстрирующие усиленную активность, когда ожидается предсказываемый паттерн (подтверждение предсказания 1). Если обезьяна обучена отличать лица, но не знает точно, какое именно лицо и как должно появиться, то мы должны ожидать обнаружения предчувствующих нейронов в области распознавания лиц, но не в нижестоящих визуальных областях. Однако, если обезьяна сосредотачивается на цели и обучена ожидать определенные паттерны в точном месте ее визуального поля, то мы должны обнаружить предчувствующие нейроны в V1 или поблизости от V1. Активность, представляющая предсказание, распространяется вниз по кортикальной иерархии так далеко, насколько может, в зависимости от специфики предсказания. Иногда она может пройти весь путь до первичных сенсорных областей, в других случаях она останавливается в высших областях. Аналогичные результаты должны наблюдаться и в других сенсорных модальностях.

Нейроны, демонстрирующие усиленную активность в предчувствии сенсорной информации, должны располагаться преимущественно в кортикальных слоях 2, 3 и 6, и предсказание должно останавливать свое движение вниз по иерархии в слоях 2 и 3.

Предсказание, которое идет вниз по кортикальной иерархии, делает это на нейронах слоев 2 и 3, которые затем проецируются на слой 6. Эти нейроны в слое 6 проецируются широко по слою 1 в областях ниже по иерархии, активируя другие множества нейронов в слоях 2 и 3, и так далее. Следовательно, нейроны в этих эти слоях (2, 3 и 6) располагаются именно там, где мы должны обнаружить предчувствующую активность. Вспомните, что нейроны в слоях 2 и 3 представляют множество возможно активных колонок; это возможные предсказания. Активные нейроны в слое 6 представляют небольшое количество колонок; это конкретные предсказания по данной области кортекса. По мере продвижения предсказания вниз по иерархии, активность в конечном итоге будет останавливаться в слоях 2 и 3. Например, скажем, крыса научилась предчувствовать один из двух звуковых тонов. Основываясь на внешнем стимуле, крыса знает, когда она должна услышать один из этих двух тонов, но она не может предсказать, какой именно из них. В этом сценарии мы должны ожидать увидеть предчувствующую активность в слоях 2 и 3, в колонках, которые представляют оба тона. В слое 6 той же области не должно быть активности, потому что крыса не может предсказать, какой конкретно тон она услышит. Если в другой попытке крыса может предсказать конкретный тон, то мы должны увидеть активность в слое 6, в колонке, которая отвечает за конкретный тон.

Мы не можем полностью исключить возможность обнаружения активности в слоях 4 и 5. Например, очень вероятно, что в этих слоях есть несколько классов нейронов с неизвестными функциями. Следовательно, эти предсказания относительно слабые, но я все же чувствую, что их стоит упомянуть.

Один класс нейронов в слоях 2 и 3 должен получать информацию преимущественно от нейронов слоя 6 в вышестоящих кортикальных областях.

Часть модели «память-предсказание» заключается в том, что заученные последовательности паттернов, которые возникают вместе, образуют постоянное во времени инвариантное представление, которое я называю «именем». Я предполагаю, что это имя — это набор нейронов в слоях 2 и 3 по всей области кортекса в различных колонках. Набор нейронов остается активным до тех пор, пока следуют члены последовательности (то есть, набор нейронов остается активным остается активным, пока слышатся ноты из мелодии). Этот набор нейронов, представляющий имя последовательности, активизируется через обратную связь от нейронов слоя 6 в вышестоящих областях кортекса. Я убежден, что эти нейроны имени располагаются в слое 2 по причине их близости к слою 1. Но это может быть любой класс нейронов в слоях 2 и 3, которые имеют нейроны в слое 1. Для работы системы именования апикальные дендриты этих нейронов имени должны формировать синапсы преимущественно на аксонах слоя 1, которые берут начало в слое 6 вышестоящей области. Они должны избегать формирования синапсов на аксонах слоя 1, которые берут начало в таламусе. Таким образом, теория убеждает, что мы должны обнаружить в слоях 2 и 3 класс нейронов с апикальными дендритами в слое 1, имеющие строгое предпочтение к формированию синапсов на аксонах от нейронов слоя 6 вышестоящей области. Другие нейроны с синапсами в слое 1 не должны иметь такого предпочтения. Это сильное, и, насколько мне известно, совершенно новое предсказание.

Дополнительное предсказание — мы должны обнаружить другой класс нейронов в слоях 2 и 3, чьи апикальные дендриты формируют синапсы преимущественно на аксонах, берущих начало в неспецифических областях таламуса. Эти нейроны должны предсказывать следующие члены в последовательности.

Набор нейронов «имени», описанный в предсказании 4, должен оставаться активным в течение всей запомненной последовательности.

Набор нейронов, остающихся активными в течение заученной последовательности — это определение «имени» предсказываемой последовательности. Следовательно, мы должны обнаружить нейроны, которые остаются активными, даже когда активность остальных нейронов колонки (нейроны в слоях 4, 5 и 6) изменяется. К несчастью, мы не можем сказать, на что должна быть похожа активность нейронов имени. Например, постоянная активность паттерна имени могла бы быть просто единичным спайком, когерентным по всему набору нейронов имени. Следовательно, может оказаться трудным обнаружить эту группу активных нейронов.

Другой класс нейронов в слоях 2 и 3 (отличающиеся от нейронов имени, упомянутых в предсказаниях 4 и 5) должны быть активными в ответ на неожиданную информацию, но должны быть неактивными в ответ на предсказуемую информацию.

Идея этого предсказания в том, что неожиданные события должны быть переданы вверх по кортикальной иерархии, но когда событие предсказуемо, мы не должны передавать его вверх по иерархии детально, потому что оно предсказывается локально. Следовательно, должен быть класс нейронов в слоях 2 и 3, отличающийся от нейронов имени, описанных в предсказаниях 4 и 5, демонстрирующие активность, когда возникает неожиданное событие, но не активизирующиеся, если событие предчувствовалось. Аксоны этих нейронов должны проецироваться на вышестоящие области кортекса. Я предполагаю один механизм для изменения их активности. Такие нейроны могли бы затормаживаться через интернейроны, активизируемые нейронами имени, но сейчас нет способа сделать точное предсказание механизма. Все, что мы можем сказать, это то, что некоторые нейроны должны демонстрировать такую дифференциальную активность. Это другое сильное, и насколько мне известно, новое предсказание.