Utilizar la IA generativa para descubrir la memoria y la imaginación humanas
Una investigación de la UCL en la que se emplean modelos de IA mejora nuestra comprensión de la memoria al revelar el proceso que sigue el cerebro para reconstruir sucesos pasados e imaginar escenarios novedosos.
Los investigadores de la UCL descubren que los recientes avances en IA generativa arrojan luz sobre cómo los recuerdos facilitan el aprendizaje sobre el mundo, reviviendo experiencias pasadas y creando escenarios totalmente nuevos para la imaginación y la planificación.
Modelos de IA que imitan las funciones cerebrales
Publicada en Nature Human Behaviour y financiada por Wellcome, la investigación emplea un modelo computacional de IA, denominado red neuronal generativa, para reproducir el proceso por el que las redes neuronales del cerebro aprenden y recuerdan secuencias de acontecimientos, representando cada acontecimiento con una escena sencilla.
Al incorporar redes que simbolizan el hipocampo y el neocórtex, el modelo explora su interacción, ya que ambos componentes contribuyen conjuntamente a procesos como la memoria, la imaginación y la planificación en el cerebro.
La autora principal, la estudiante de doctorado del Instituto de Neurociencia Cognitiva de la UCL Eleanor Spens, expresó que los recientes avances en las redes generativas de la IA ilustran la extracción de información de las experiencias. Esto permite recordar experiencias concretas e imaginar con flexibilidad posibles experiencias nuevas. Y añadió: “Consideramos que recordar es imaginar el pasado a través de la lente de los conceptos, fusionando los detalles almacenados con nuestras expectativas de lo que podría haber ocurrido”.
Reproducción de la memoria y predicción
Para sobrevivir, los humanos deben predecir resultados (como evitar el peligro o localizar comida), y las redes de inteligencia artificial indican que cuando revisitamos los recuerdos durante el descanso, ayuda a nuestro cerebro a reconocer patrones de experiencias pasadas. Estos patrones pueden utilizarse para hacer predicciones.
Los investigadores expusieron el modelo a 10.000 imágenes de escenas básicas, y la red del hipocampo codificó rápidamente cada escena tras la experiencia. A continuación, reprodujeron estas escenas repetidamente para entrenar la red neuronal generativa del neocórtex.
La red neocortical adquirió la capacidad de transmitir la actividad de numerosas neuronas de entrada (responsables de recibir la información visual) que representaban cada escena a través de capas intermedias de neuronas más pequeñas, y la capa más pequeña contenía sólo 20 neuronas. Este proceso tenía como objetivo reconstruir las escenas como patrones de actividad en sus miles de neuronas de salida (responsables de predecir la información visual).
Implicaciones del estudio
Como resultado, la red neocortical desarrolló representaciones “conceptuales” muy eficientes de las escenas, encapsulando su significado, como la disposición de paredes y objetos. Esta capacidad permite tanto la recreación de escenas pasadas como la generación de escenas completamente nuevas.
Como resultado, el hipocampo adquirió la capacidad de codificar el significado de nuevas escenas sin necesidad de codificar cada detalle. Esto le permitió concentrar sus recursos en codificar características distintivas que el neocórtex no podía reproducir, como nuevos tipos de objetos.
El modelo aclara la adquisición gradual de conocimientos conceptuales por parte del neocórtex y pone de relieve cómo, en colaboración con el hipocampo, este proceso nos permite “reexperimentar” acontecimientos reconstruyéndolos en nuestra mente.
Además, el modelo aclara cómo es posible generar nuevos acontecimientos durante la imaginación y la planificación del futuro. También aclara por qué los recuerdos existentes presentan a menudo distorsiones de tipo “gist”, en las que rasgos únicos se generalizan y se recuerdan como más similares a rasgos de acontecimientos anteriores.
El profesor Neil Burgess, autor principal del Instituto de Neurociencia Cognitiva de la UCL y del Instituto de Neurología Queen Square de la UCL, explicó que la reconstrucción de los recuerdos, en lugar de ser registros precisos del pasado, demuestra cómo el significado o la esencia de una experiencia se amalgama con detalles específicos. Señaló además que este proceso puede dar lugar a sesgos en la forma en que recordamos las cosas.
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