ENG: When you walk past a bag of carrots in the grocery store, your brain might not just be recognizing a familiar orange vegetable. It’s also interpreting what that carrot means in that moment. Are you picturing a comforting winter stew or a crunchy snack to go with hummus during a study session? Traditionally, scientists believed that such categorization decisions were made by the prefrontal cortex, the brain’s decision-making hub, while the visual system merely collected and passed along information. But recent research from Columbia Engineering is challenging that view, showing that our visual system is not just a passive observer. It plays an active role in shaping how we understand what we see.
The study, led by neuroscientist Nuttida Rungratsameetaweemana, used functional MRI scans and machine learning to track how people’s brains responded to shifting categorization rules. When participants were asked to sort shapes into categories that kept changing, their visual cortex activity adapted with each new task. Surprisingly, even early visual areas, the ones closest to raw input from the eyes, were dynamically adjusting their responses depending on the goal at hand. This suggests that the brain begins interpreting visual information almost immediately, influenced by the task a person is engaged in rather than waiting for higher-level reasoning to guide the process.
This discovery matters both for neuroscience and for artificial intelligence. Humans have a natural ability to think flexibly, to reinterpret the same information depending on the situation. For example, we can instantly decide whether a carrot should go into a salad, a soup, or a snack box, based on what we’re making. AI systems, on the other hand, still have trouble with this kind of fluid categorization. By learning how the human brain handles these decisions so early in the visual process, scientists hope to develop AI that can adapt more easily to different contexts. These insights could also improve our understanding of conditions like ADHD, where this mental flexibility often breaks down.
RO: Când treci pe lângă o pungă de morcovi în magazin, creierul tău nu recunoaște doar o legumă portocalie familiară. El interpretează și ce înseamnă acel morcov în acel moment. Îți imaginezi că va fi parte dintr-o supă fierbinte sau o gustare crocantă alături de hummus? În mod tradițional, oamenii de știință au crezut că astfel de decizii de categorizare sunt luate de cortexul prefrontal, centrul de luare a deciziilor din creier, iar sistemul vizual doar colectează și transmite mai departe informația. Însă cercetări recente de la Columbia Engineering contrazic această idee, arătând că sistemul nostru vizual nu este doar un observator pasiv. Acesta joacă un rol activ în modelarea felului în care înțelegem ceea ce vedem.
Studiul, condus de cercetătorul în neuroștiințe Nuttida Rungratsameetaweemana, a utilizat scanări MRI funcționale și instrumente de învățare automată pentru a urmări modul în care creierul oamenilor a răspuns la schimbarea regulilor de categorizare. Atunci când participanții au fost rugați să sorteze forme în categorii care se schimbau continuu, activitatea cortexului lor vizual s-a adaptat cu fiecare nouă sarcină. În mod surprinzător, chiar și zonele vizuale timpurii, cele mai apropiate de intrarea brută de la ochi, își ajustau dinamic răspunsurile în funcție de obiectivul în cauză. Acest lucru sugerează că interpretarea informației vizuale începe imediat, fiind influențată de sarcina în care este implicată o persoană, în loc să aștepte ca raționamentul de nivel superior să ghideze procesul.
Această descoperire are implicații semnificative pentru neuroștiințe și pentru domeniul inteligenței artificiale. Oamenii au capacitatea naturală de a gândi flexibil, de a reinterpreta aceeași informație în funcție de situație. De exemplu, putem decide instantaneu dacă un morcov ar trebui să meargă într-o salată, o supă sau o cutie de gustări, în funcție de ceea ce facem. Sistemele AI, pe de altă parte, încă au probleme cu acest tip de categorizare fluidă. Prin învățarea modului în care creierul uman gestionează aceste decizii atât de devreme în procesul vizual, oamenii de știință speră să dezvolte inteligența artificială care se poate adapta mai ușor la diferite contexte. Aceste informații ar putea să îmbunătățească înțelegerea unor afecțiuni precum ADHD, în care această flexibilitate mentală este adesea afectată.
Source (Grant Currin, Columbia Engineering, “How Thoughts Influence What the Eyes See”, 18.04.2025)
Paper: Henderson, M.M., Serences, J.T. and Rungratsameetaweemana, N., 2025. Dynamic categorization rules alter representations in human visual cortex. bioRxiv, pp.2023-09.
