Modelul matematic explică modul în care oamenii își amintesc poveștile folosind o structură de „arbore aleatoriu”

Oamenii sunt capabili să-și amintească multe tipuri diferite de informații, inclusiv fapte, date, evenimente și chiar narațiuni complexe. Înțelegerea modului în care poveștile semnificative sunt stocate în memoria umană este un punct cheie al multor cercetări în psihologia cognitivă.

Oamenii de știință de la Institutul pentru Studii Avansate al Universității Emory și de la Institutul de Știință Weizmann au încercat recent să modeleze modul în care oamenii își reprezintă narațiunile semnificative și le stochează în memorie folosind obiecte matematice cunoscute sub numele de „arbori aleatori”. Articolul lor, publicat în Physical Review Letters, prezintă un nou cadru conceptual pentru studierea proceselor memoriei umane, care se bazează pe matematică, informatică și fizică.

„Studiul nostru a avut ca scop abordarea unei nevoi importante: crearea unei teorii matematice a memoriei umane pentru materiale semnificative, cum ar fi narațiunile”, a declarat Misha Tsodyks, autoarea principală a lucrării. „Există un consens în domeniu conform căruia narațiunile sunt prea complexe pentru a construi o astfel de teorie, dar cred că am demonstrat contrariul: în ciuda complexității, există regularități statistice în modul în care oamenii își amintesc poveștile, care pot fi prezise de câteva principii de bază simple.”

Pentru a modela eficient reprezentarea amintirilor semnificative folosind arbori aleatori, Tsodyks și colegii săi au efectuat experimente de reamintire a unor povești cu un număr mare de participanți, utilizând platformele online Amazon și Prolific. Studiul a folosit narațiuni din munca lui Labov. În total, 100 de persoane au fost rugate să-și amintească 11 povești de lungimi diferite (variind de la 20 la 200 de propoziții), după care oamenii de știință au analizat transcrierile memoriei pentru a-și testa teoria.

„Am ales o colecție de istorii orale înregistrate de renumitul lingvist W. Labov în anii 1960”, a explicat Tsodyks. „Ne-am dat seama rapid că analizarea unui astfel de volum de date necesita utilizarea unor instrumente moderne de inteligență artificială sub forma unor modele lingvistice mari (LLM) recent dezvoltate.”

Am descoperit că oamenii nu își amintesc doar evenimente individuale din povești, ci adesea rezumă părți destul de mari ale narațiunii (de exemplu, episoade) într-o singură propoziție. Acest lucru ne-a condus la ideea că narațiunea este stocată în memorie sub forma unui arbore, cu noduri mai aproape de rădăcină reprezentând rezumate abstracte ale episoadelor mai ample.

Tsodyks și colegii săi au emis ipoteza că un arbore care reprezintă o narațiune se formează în momentul în care o persoană aude sau citește pentru prima dată o poveste și o înțelege. Întrucât cercetările anterioare arată că oameni diferiți percep aceleași povești în mod diferit, arborii care se formează vor avea structuri unice.

„Am formulat modelul ca un ansamblu de arbori aleatori cu o anumită structură”, a spus Tsodyks. „Frumusețea acestui model constă în faptul că poate fi descris matematic, iar predicțiile sale pot fi testate direct în raport cu datele, ceea ce am și făcut. Principala inovație a modelului nostru de arbore aleatoriu al memoriei și regăsirii informațiilor este presupunerea că tot materialul semnificativ este, în general, reprezentat în memorie în același mod.”

Cercetarea noastră ar putea avea implicații mai largi pentru înțelegerea proceselor cognitive umane, deoarece narațiunile par a fi o modalitate universală prin care raționăm despre o mare varietate de fenomene din viețile noastre individuale, precum și din procesele sociale și istorice.

Studiile recente ale echipei evidențiază potențialul abordărilor matematice și bazate pe inteligență artificială pentru a studia modul în care oamenii stochează și reprezintă informații semnificative în amintirile lor. În studiile viitoare, Tsodyks și colegii săi intenționează să evalueze măsura în care teoria lor și abordarea de modelare a arborilor aleatori pot fi aplicate și altor tipuri de narațiuni, cum ar fi ficțiunea.

„O direcție mai ambițioasă pentru cercetările viitoare ar fi căutarea unor dovezi mai directe pentru modelul arborelui”, a adăugat Tsodyks. „Acest lucru ar necesita dezvoltarea unor protocoale experimentale, altele decât simpla redare. O altă direcție interesantă ar fi utilizarea tehnicilor de imagistică cerebrală la persoanele implicate în înțelegerea și redarea narativă.”