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Wenn das Gehirn die Welt vorhersagt, warum sind wir neugierig?

Warum ziehen wir uns nicht in dunkle Räume zurück, wenn das Gehirn Vorhersagefehler minimiert? Wie aktive Inferenz und Informationsgewinn Neugier erklären.

Redaktionelle Fotografie eines hölzernen Labyrinth-Rätsels auf einem dunklen Tisch mit einer polierten Messingkugel an einer Weggabelung.

Wenn unser Gehirn so sehr auf Vorhersagen ausgerichtet ist, drängt sich eine offensichtliche Frage auf.

Warum vermeiden wir Überraschungen nicht einfach vollständig?

Ein dunkler, ruhiger Raum ist wunderbar vorhersagbar. Nichts ändert sich. Es geschieht extrem wenig, das unsere Erwartungen verletzen könnte.

Und dennoch möchte kaum jemand sein gesamtes Leben an einem solchen Ort verbringen.

Wir reisen an Orte, die wir noch nie gesehen haben, öffnen Bücher, ohne deren Ende zu kennen, spielen Spiele, bei denen wir verlieren können, und verbringen enorm viel Zeit damit, Fragen zu beantworten, um deren Beantwortung uns niemand gebeten hat.

Offensichtlich sucht ein vorhersagendes Gehirn nicht einfach nur nach einer Welt, die es bereits versteht.

Es sucht auch nach Gelegenheit, mehr von ihr zu verstehen.

Das Vorhersehbare kann langweilig werden

Stellen Sie sich vor, Sie spielen immer wieder dasselbe einfache Spiel gegen einen Gegner, den Sie jedes Mal besiegen.

Anfangs fühlt sich das Gewinnen gut an. Doch dann ändert sich etwas. Das Ergebnis wird so vorhersehbar, dass es kaum noch etwas zu entdecken gibt.

Stellen Sie sich nun das gegenteilige Extrem vor.

Stellen Sie sich ein Spiel vor, bei dem sich die Regeln nach jedem Zug zufällig ändern. Nichts von dem, was Sie gelernt haben, gilt in der nächsten Runde. Strategie wird sinnlos, weil hinter dem Chaos keine stabile Struktur liegt.

Auch das ist nicht besonders befriedigend.

Das interessante Terrain scheint irgendwo zwischen diesen beiden Extremen zu liegen: nicht völlig vorhersehbar, aber auch nicht hoffnungslos zufällig.

Etwas ist ungewiss, aber es fühlt sich dennoch so an, als könnte man es durchschauen.

Der Goldlöckchen-Effekt

Einer der klarsten Belege dafür stammt aus der Forschung zur kindlichen Aufmerksamkeit[1].

Sieben und acht Monate alte Säuglinge betrachteten visuelle Sequenzen, die sich in ihrer Vorhersagbarkeit unterschieden.

Manche waren hochgradig regelmäßig. Andere waren extrem überraschend.

Die Säuglinge wandten ihren Blick von beiden Extremen schneller ab. Sie schauten deutlich länger hin, wenn die Sequenzen irgendwo in der Mitte lagen[1].

Dieses Ergebnis ist als Goldlöckchen-Effekt (Goldilocks effect) bekannt geworden: Aufmerksamkeit bevorzugt offenbar Reize, die weder zu einfach noch zu komplex sind.

Es ist verlockend zu sagen, dass die Säuglinge genau die Bedingungen wählten, unter denen sie am schnellsten lernen konnten. Das hat die Studie allerdings nicht direkt gemessen.

Was sie zeigt, ist subtiler: Selbst sehr junge Köpfe verteilen ihre Aufmerksamkeit nicht zufällig. Sie reagieren empfindlich darauf, wie vorhersehbar die eingehende Information ist.

Manchmal ist Unsicherheit nützlich

Diese Idee fügt sich natürlich in mathematisch-computationale Theorien des Explorationsverhaltens ein.

In der Theorie der aktiven Inferenz (active inference) beispielsweise können Handlungen nicht nur deshalb wertvoll sein, weil sie zu etwas führen, das ein Organismus begehrt, sondern weil sie etwas enthüllen, das er noch nicht weiß[2].

Diese zweite Art von Wert wird oft als epistemischer Wert bezeichnet.

Nehmen wir an, Sie hören ein Geräusch hinter einer geschlossenen Tür.

Das Öffnen der Tür bringt Ihnen vielleicht kein Essen, kein Geld und keinen anderen offensichtlichen Gewinn. Aber es löst Unsicherheit auf. Sie erfahren, was das Geräusch verursacht hat.

Diese Information kann später von Bedeutung sein, selbst wenn sie im Moment keinen praktischen Nutzen hat.

Das ist ein Grund, warum der klassische Einwand des „dunklen Raumes“ gegen das Konzept der prädiktiven Verarbeitung zu einfach greift. Ein Organismus versucht nicht einfach nur, den sensorischen Input perfekt konstant zu halten. Er hat Bedürfnisse, Erwartungen, Ziele und Unsicherheiten bezüglich seiner Umwelt.

Manchmal besteht der beste Weg zur Reduzierung dieser Unsicherheit darin, aktiv nach ihr zu suchen.

Der Affe, der es wissen wollte

Tiere suchen manchmal nach Informationen, selbst wenn das Wissen nichts daran ändern kann, was als Nächstes geschieht.

In einem klassischen Experiment wählten Affen zwischen Symbolen auf einem Bildschirm, die zu zukünftigen Belohnungen führten[3].

Eine Option gab ihnen eine Vorabinformation darüber, ob die bevorstehende Belohnung groß oder klein sein würde. Die andere Option enthielt diese Information bis zum Eintreffen der Belohnung vor.

Das entscheidende Detail war, dass das frühzeitige Wissen dem Affen keineswegs erlaubte, das Ergebnis zu verändern.

Die Belohnung stand bereits fest.

Dennoch wählten die Affen konsequent die Option, die ihnen verriet, was auf sie zukam.

Sie wählten Information um ihrer selbst willen.

Messungen an Dopamin-Neuronen im Mittelhirn fügten ein weiteres interessantes Puzzleteil hinzu. Einige dieser Neuronen reagierten nicht nur auf die erwartete Belohnung selbst, sondern auch auf Reize, die eine Vorabinformation über diese Belohnung trugen[3].

Das bedeutet nicht, dass Dopamin schlicht die „Neugier-Chemikalie“ des Gehirns ist. Dopamin ist an vielen Prozessen beteiligt, und die Informationssuche ist nur ein Teil eines viel größeren Systems.

Aber das Experiment zeigt eindrucksvoll, dass Information motivierenden Wert erlangen kann, selbst wenn sie keinen unmittelbaren praktischen Nutzen bringt.

Überraschung ist nicht dasselbe wie Information

Diese Unterscheidung ist wichtig, weil Neugier nicht einfach ein Hunger nach Unvorhersehbarkeit ist.

Reiner Zufall kann extrem überraschend sein und einem dennoch fast nichts beibringen.

Ein Fernseher voller Bildrauschen ist unvorhersehbar, aber es gibt darin kein Muster, das sich zu entdecken lohnte.

Ein guter Kriminalroman funktioniert anders.

Sie kennen die Lösung nicht, aber Sie vermuten, dass es eine Lösung gibt. Neue Hinweise reduzieren die Unsicherheit. Eine gelungene Wendung überrascht Sie nicht nur; sie ordnet alles neu, was Sie bereits verstanden zu haben glaubten.

Forschungen zu Neugier und Informationssuche legen nahe, dass verschiedene Motive beteiligt sein können: Neuartigkeit, Reduzierung von Unsicherheit, Informationslücken, erwarteter Lernfortschritt und das Entdecken von Strukturen[4][5].

Möglicherweise gibt es nicht den einen einzelnen Mechanismus namens „Neugier“.

Aber viele Formen von Neugier teilen etwas Wesentliches: Unsicherheit ist dann attraktiv, wenn es erscheint, als könne sie zu Wissen werden.

Warum verlassen wir das Bekannte?

Ein vorhersagender Geist braucht keine perfekt vorhersehbare Welt.

Tatsächlich würde eine solche Welt kaum Raum bieten, das eigene innere Modell zu verbessern.

Am anderen Extrem bietet völliger Zufall kaum Struktur, aus der man lernen könnte.

Irgendwo dazwischen liegt jene Art von Unsicherheit, die erkundet, getestet und allmählich verstanden werden kann.

Das ist das Territorium von Rätseln, Experimenten, schwierigen Spielen, unbekannten Orten und unbeantworteten Fragen.

Wir suchen Überraschung nicht zwingend um ihrer selbst willen.

Wir suchen die Möglichkeit, dass etwas, das wir noch nicht verstehen — verständlich werden könnte.

References

  1. Kidd, C., Piantadosi, S. T., Aslin, R. N. The Goldilocks effect: Human infants allocate attention to visual sequences that are neither too simple nor too complex. PLoS ONE, 7(5), e36399, 2012.
  2. Friston, K. J., Lin, M., Frith, C. D., Pezzulo, G., Hobson, J. A., Verbelen, T. Active inference, curiosity and insight. Neural Computation, 29(10), 2633–2683, 2017.
  3. Bromberg-Martin, E. S., Hikosaka, O. Midbrain dopamine neurons signal preference for advance information about upcoming rewards. Neuron, 63(1), 119–126, 2009.
  4. Gottlieb, J., Oudeyer, P. Y., Lopes, M., Baranes, A. Information-seeking, curiosity, and attention: computational and neural mechanisms. Trends in Cognitive Sciences, 17(11), 585–594, 2013.
  5. Kidd, C., Hayden, B. Y. The psychology and neuroscience of curiosity. Neuron, 88(3), 449–460, 2015.
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Written bymirex

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