本文来自微信民众号：神经现实（ID：neureality），编译：张紫雯、李蔚、山鸡，题图来自：影戏《超体》

摘要：展望塑造了我们感知、明白这个天下的方式——这一看法在系统神经科学界变得越来越有影响力，同时也为我们明白神经精神性失调提供了一个框架——一样平常情况下，先验信息会影响我们的感知和看法；而这一机制在精神失调人群中被滋扰了。这导致了患者无法形成表征这个天下的最优模子。

越来越多的人将展望的影响看法化为“自上而下”的历程——从信息加工的角度来看，发生于（皮层）更高级区域的展望影响了位于更底层的区域。然而，这种看法并没有思量“自下而上”信息加工历程中发生的展望信息。正如本文将展现的一样，区分“自下而上”与“自上而下”的展望历程，是极其主要的。这种区分也是构建出展望加工框架的要害，这将辅助我们明白展望加工历程中的失调是若何引发精神性失调的症状与体验的。

生命使用感官输入来发现周围的结构，从而创造出对环境的表征。这样的表征是施动者（agent）*调控与外界交互的要害。然而，感官输入寄义模糊而且充满噪音。因此，人人以为对环境的准确表征，也是需要先验信息的。先验信息提供的展望也许能消除感官信号的模糊，而且让人可以推测导致感官输入的外部刺激。凭据这个展望加工的框架，基于关于外部天下的先验信息作出展望，是大脑的要害功效。

就如人们在强化学习和人工智能的领域中所做的，在控制论的领域，我们也将系统——即一套互动组件组成的统一整体——细分成许多施动者及其环境。我们应该若何分辨系统、施动者和环境，取决于详细的问题。好比，系统可能是一条鱼（施动者）凭据旋涡和水流（环境）做出反映。此外，系统也可以是鱼骨骼器官的部门（施动者），在整个身体（环境）中流动。又或者，我们可以将水流和其中的所有生物视为系统。

控制论学家思量的是，施动者在面临环境的转变时，若何与环境交互从而维持内在的稳态。早期的控制论学家意识到，这个假设同样也可以用来架构大脑的研究——施动者对环境扰动的最佳反映是预先行动（proactive）而非因时制宜（reactive）；也就是说，展望是需要的。这个领域的先驱之一，威廉-罗斯-艾什比（W. R. Ashby），和他的同事提出了两个定理，来说明施动者若何能够乐成抵制环境扰动：

既然环境多变，施动者也要多变。在控制论的领域中，多变性（variety）是指一个系统（环境或者施动者）能处在的状态的总数。若是一个施动者为了维持自己内在的稳态，去控制或调治环境对他们的影响，那么施动者能处的状态总数一定大于环境影响他们的方式总数。这就是所谓的需要多变性定理（Law of Requisite Variety）。值得注重的是，这个定理是指施动者通过应对环境的影响，在理想局限内维持内在稳态的能力。因此，施动者必备状态的数目一定会即是或大于所在环境可能扰动或者影响其的方式总数，而非环境能够到达的状态总数。

威廉·格雷·沃特（William Grey Walter）和他著名的自动化“陆龟”机械人，该系列机械人可以对外界的光线发生反映、碰着障碍物调整偏向、循着导航灯光回到充电处充电，还能相互发生一定的互动，甚至对镜中的自己发生反映。—cmu.edu

一个好的调治者能为其所在的环境确立优异的模子。与需要多变性定理密切相关的是优异调治者定理。这是一个数学看法：若是施动者乐成地减轻了环境状态的影响，从一些意义上来说，施动者一定确立了一个环境的模子。这就是说，施动者一定知道要用什么样的内在状态来应对什么样的环境状态。

早期的控制论学家主要体贴的是简朴施动者的性能。其中有一个著名的例子就是一系列的自动化“陆龟”机械人。这些机械人能够简朴地对环境中的转变作出即时反映，以此介入到与环境的庞大交互中。控制论学家很快意识到，同样的定律也适用于大脑中的信息处置：为了乐成对环境转变作出准确反映，施动者需要对环境的相关方面举行建模和展望。这意味着，想要领会大脑的设计，我们可以仔细考察大脑面临的这个外界环境。

- Stephan Schmitz -

这一看法在心理物理学、灵长类电心理学、认知盘算神经科学和临床神经科学领域变得越来越有影响力。在这些领域中，这个看法为感知、看法和行为的杂乱提供了全新的视角。然而，这些领域对“展望”自己的界说经常不明确，因此对这个术语的使用的也很不精准。几乎在每个地方，展望都被以为是在信息加工的品级中，高品级加工以“自上而下”的方式作用于低品级加工。本文中，我们将提供证据挑战这个仅仅思量了“自上而下”的看法，而且注释神经系统中还包罗了许多其他形式的展望信息，以“自下而上”的加工方式泛起出来。

在这篇看法文章中，我们以为，区分天下上两种纪律（regularity）或者“模式”（pattern）是异常主要的，这两种纪律配合组成了神经系统展望的基础。我们将先容时空全局（或者恒常）不区分品级的纪律（spatio-temporally global or constant, non-hierarchical regularities）与时空局部的纪律（spatio-temporarlly local regularities）之间基本的区别，后者依赖于情景，因此是分品级的。

我们将提供证据注释，基于这种两种纪律的先验信息的展望在机制上是差别的：它们与两种差别形式的信息加工（自下而上和自上而下）相关。最后，我们举例说明区分这两种形式的展望的主要性。虽然我们以为，随着相关领域研究的成熟，这两种形式的展望会被进一步细化，我们将这主要的区分——基于形式而非展望的内容的区分——视作是在康健和疾病领域，向更为综合和多样的展望加工机制，迈进的主要第一步。

展望的本质

展望是信息理论（information theory）和贝叶斯决议理论（Bayesian decision theory）中的主要部门。贝叶斯模子在辅助我们明白大脑功效上一度施展了主要的作用，感知和认知推断（perceptual and cognitive inference）不仅仅依赖于当前的输入，而且也被所谓的先验履历或者关于环境结构的靠山信息塑造着。

值得强调的是，贝叶斯决议理论提供了一个规范的框架：它允许研究者详细说明施动者思量到能获得的信息时，应该若何行使当下的输入和先验信息来最大化特定的效用（utility），然则关于这一历程若何实行的准确机制仍然是不能知的。犹如一个舆图能详述最佳门路却不能提供最好的交通方式一样，贝叶斯决议框架是关于总体上的客观展望，而非展望是若何在神经系统中形成的。

展望编码（predictive coding）的看法很大水平上塑造我们了若何思量神经信息的加工，而且在正常和疾病群体中，这个看法启发了一些最为详细的神经科学的展望机制。人们提出了一系列的展望编码模子。这些模子在盘算上都是相似的，然则在神经元层面操作的假设却异常差别。然而，这些最有展望性的编码模子使得展望被进一步看法化为自上而下的加工历程。

在预示了现在展望加工框架大部门思索的控制论（cybernetics）领域中，早期研究对展望的本质提供了一个更广漠的明白。值得注重的是，我们这里使用的“展望加工”是作为一个笼统的术语，包罗了展望编码；后者是展望加工的一种特定形式。

控制论这个术语来自于“舵手”（steerman）这个希腊词，这个词示意了一个乐成的施动者一定会通过某种方式控制其周围环境的效应：这种控制纷歧定是通过限制环境，也可以是通过顺应性地对环境相关参数的转变作出反映。舵手纷歧定要控制风，浪潮和洋流，然则舵手可以通过做出调整从而最小化环境对船只航线的影响。

艾什比提出了必备多变性定理（Law of Requisite Variety）和优异调治者定理（Good Regulator Theorem），这两个互补的定理与我们的构想密切相关。这些定理提供了一个关于展望本质的视角。这两个定理意味着，思量相关环境影响的结构，能够为我们关于施动者的基本的特征设计提供主要的原则性看法。随着这个想法的深入，环境能对施动者发生影响，施动者也能对环境举行建模。我们以为将环境的规则思量在内，能够辅助我们理清需要展望的形式。

我们可以凭据差别种类的环境规则对施动者发生影响的时空尺寸举行分类。一样平常以为，一些规则是时空全局（即不局限于特定的空间或者时间节点）的，而且与施动者与环境的每次相遇有关。这些规则自力于情境因素，因此是非品级的：规则的存在是不能改变的，且与当下情境或者环境中的其他状态无关。因此我们可以假设，对这些规则举行建模要求施动者履历并处置相似的情境。支持这个假设的证据正在不停增添，这些证据会在下文提到。

从这些证据出发，我们推断，让人得以举行时空全局规则展望的先验知识，是自下而上的加工结构的基础。这些先验信息对我们发生的影响是展望性的；从某种意义上说，这种影响是对施动者周围环境（与当下详细情境无关）的总体展望，并不依赖于当下的感官输入。我们假设，这种展望在每次施动者遇到刺激时无可避变地自动发生，决议和塑造了我们一直以来与天下的交互。

- Stephan Schmitz -

全局展望限制的看法虽然并非全新的，然则被现有的展望加工注释所忽略。现有的注释更多地的关注是另一种与时空局部规则相关的展望。这些规则只会在特定的环境下泛起从而影响施动者。由于他们的情境依存性，这些规则具有品级结构，在品级结构中，情境状态决议了规则泛起或者相关与否。

为了对这些规则举行建模，施动者的大脑必须反映出规则的特征。这可以通过一个有品级的、自上而下的加工系统来实现：高品级的信息加工机制提取当下的情境信息，然后将展望效果返回给低品级的单元，以此来调制先前的加工。

两种规则到展望的对应都有等价的控制论中的舵手比喻：船的质料和形状是稳固的——由于舵手依赖航行的前言的焦点特质是稳固的。对比之下，对船结构特征的行使一定举行了情境相关地转变，来应对环境特征转变（风，浪潮，和洋流）所带来的挑战。简朴来说，施动者具有稳固的特征，用来调控周围环境的恒定的影响，同时也有情境依赖的特征，这些特征反映和调控周围天下的情境依赖特征。在下一节中，我们将给出支持这个看法证据的梗概。

现在最先，我们将使用术语“限制”（constraint）来指情境自力的规则和由此形成的情境自力的展望的基础。这个术语来自于盘算机视觉领域。在这个领域中，限制指代一个相似的看法。它直观地指出，神经系统的结构强迫信息加工沿着预先决议好的门路前进。这些门路的轨迹是施动者凭据先验信息对环境的估量，因此是展望性的。

值得注重的是，我们不支持对“展望”这个术语的看法举行扩张。相反，我们以为，对于这个术语的盘算看法的一致性使用，能指导我们思索自下而上加工的限制若何就是展望性的。与限制相反的是，我们使用术语，“期望”（expectation）来指代与情境依赖的规则的相关先验信息。注重的自上而下加工的影响在功效上与展望加工差别，展望加工是本文的所关注的，因此我们不会讨论注重的自上而下加工的细节。

纪律与展望

情境自力纪律性与约束 

自然天下或许看起来千变万化，然而，从高地草甸到地中海海岸，自然景观在图像中显示出了千丝万缕的联系：差别图像在诸如局部线条偏向、轮廓的形状与物体的摆放位置的漫衍上都异常相似。感官系统在解读图像时行使这些纪律来优化编码信息，从而在耗能最小化的同时实现最优显示。现在，越来越多的研究着眼于从神经学角度，探讨感官信息（sensory evidence）与基于先验知识的展望（knowledge-based predictions）是若何整合的。

这些研究效果注释，人们基于先验信息总结出的全局性、情境自力性纪律被内隐地镶嵌进了信息加工机制的结构中。举个例子，在景观图片中的偏向信息并不是均匀漫衍的——垂直与水平偏向偏向在图片中往往存在着过分表达（over-represented）。正如感官系统对主轴（cardinal axes）偏向存在着感官误差，以及神经元对于该偏向的敏感水平更高一样，人们在感知局部朝向（local orientation）时也存在着基于漫衍规则的倾向性。

主要的是，基于一些电心理学及功效磁共振成像研究效果，人们以为这种倾向/限制（constraint）是内隐地存在于低级视觉皮层（V1）结构中的调频于（tuned to）主要（cardinal）偏向的神经元在V1区域存在着过分表达，且调频功效相较于其他神经元更狭窄。在该结构基础上，人们能够内隐地举行基于偏向知识（先验信息）的贝叶斯推断（Bayesian inference），而无需将先验信息以自上而下层级结构（top-down hierarchy）的方式举行外显的表达。

一项关于另外一个环境基本属性纪律——物体移动速率的研究显示，（先验）限制同样在神经元密度不均匀漫衍、相关神经元群调频功效较为狭窄的结构上得到了内隐表征。

人们还通过整体的、情境自力纪律对于环境中局部表征举行分组。界说物体视觉界限的轮廓中同样存在着纪律性。在提取图片中的轮廓信息时，人们的视觉系统会行使先验信息中的典型轮廓形状来对单个的位置信息举行分组使之成为更大的处置单元。这种分组机制称作“遐想场（associate field）”，遐想场中的偏向信息分组与自然界中的轮廓漫衍纪律极为相关。轮廓信息对于界说图片中的特征与物体信息至关主要。

动物研究显示，对早期视网膜皮层（early retinotopic cortices）神经元间平行毗邻（horizontal connection）的结构[MOU3]在遐想场的确立中扮演了不能或缺的主要角色。最近，一项动物研究探讨了偏向调频（orientation tuned）的V1神经元中的 “幽静（silent）”靠山。幽静靠山指的是当刺激位于特定视觉区域时，该刺激自己虽不足以激活激活神经元，但能够调治该神经元的流动。该研究注释V1神经元的水平毗邻结构在其空间排布上与人类的心理物理联结场（psychophysical association field）极其相似。

V1区域平行联接排列结构的发现为人们行使与环境结构相关的先验信息对轮廓识别举行展望提供了神经心理学证据。这些结构嵌入式的限制保证了轮廓中的局部偏向信息与我们对天下结构的先验知识相一致。关于轮廓整合的情境自力机制可能会受到自上而下层级结构的影响。

甚至在完整的物体中也存在着情境自力的基本纪律。一个例子是，物体的轮廓通常随着物体一同弯曲（convex）。只管包罗自上而下历程在内的一系列机制都介入了视觉系统将物体从靠山中星散的义务，仍有研究注释，情境自力展望以将弯曲度（convexity）限制镶嵌于自下而上处置程序内的方式在该义务中施展主要作用。

在V1区域中，前馈神经联络与反馈神经联络终止于差别的层级（layer）中，这为我们对自上而下调治与包罗了平行影响（horizontal influences）在内的自下而上调治的星散提供了机遇。一项对恒河猴使用层级录制（laminar recordings）的研究注释，V1中的平行联络在早期图像-靠山星散中施展了主要作用。

主要的是，盘算模子显示，V1区域内神经环路间的促进与抑制平行毗邻的专一性保证了展望的实行，且这种展望中的弯曲度限制来自于物体结构的情境自力性纪律。

- Stephan Schmitz -

另一个证实靠山自力性纪律的例子源于这样一个事实：部门物体种别常泛起在相符履历纪律的位置上。由于我们的心理感官是用于识别环境的，真实天下中物体的坐标纪律性因此被转换成为视网膜成像上的纪律。举个例子，草坪与地毯的坐标位置可以转换为我们的下半部门视野，而面貌与文字可转换为我们上半部门的视野。

最近一项关于神经元群感受野（populational receptive fields）的研究显示，对位置纪律的展望发生于与特定物体种别相关感受野的高级视觉皮层神经元中，也就是说，感受野对特定物体种别在视野中常泛起的位置泛起了偏向性。譬如，在英文母语者中，与文字识别相关的神经元群在感受野中的显示为局限更小、偏向视觉正中，且更偏向于水平排布（而非垂直排布）。该发现在人脸与景致识别中同样得到了验证。

总而言之，上述研究注释了外界环境的纪律性信息被内隐地编码于信息处置系统中，且为该系统中稳固的结构性身分。展望由此影响/限制了自下而上的信息处置历程。本段落中我们主要着眼于知觉历程，但另有更多来自学习或其他认知领域的研究同样为情境自力限制提供了证据。譬如，一些实验证实了差别生物体（organism）对于环境规则的习得水平是差别的。差别生物体对于学习的准备状态似乎受到了差别水平的限制，限制强度可能是由环境规则与该动物的相关水平决议的。

最近一项关于果蝇的准备学习（prepared learning）研究为该发现提供了证据。该研究团队对两组果蝇施加差别的实验处置：一组在施与视觉信号后施加厌恶性刺激，另一组在施与嗅觉信号后施加厌恶性刺激。在经由40代滋生后，两组果蝇对差别的刺激（视/嗅）发生了差别的准备状态。将展望确立在对自下而上信息处置历程的限制中，能够使得某种特定动物最大水平地行使环境信息，在保证施展状态的同时降低代谢耗能。因此，我们不难明白为何人们在开发人工智能算法时会将情境自力规则镶嵌进人工智能网络中。

而这种镶嵌于结构中的限制源于那边呢？无论是从理论抑或是方式论上，我们都很难将系统发育（phylogeny）与个体发育（ontogeny）对动物的影响支解开来。本文将纰谬该问题举行进一步的讨论，但现存的证据注释，不存在一个能够注释所有相关征象的理论。系统发育与个体发育可能交互影响了神经系统中该限制的发生。在一些极端例子中，人们发现该限制可能以自力于感知履历的方式而与基因编码相关。在另外一些例子中，该限制还可能与成年后的相关履历有关。

情境相关纪律与期望 

另外一些环境规则以情境相关（context-dependent）的形式泛起。设想这样一个场景：在森林闲步时，我们更可能考察到林地鸟类而非涉禽类。对鸟类种类的识别因而激活了人脑中用于展望特定特征的表征——好比对某种形态的喙的表征。喙的泛起预示了某些基础水平（lower-level）的纪律，例如某些特定轮廓及某些朝向边缘泛起的视野位置。

在这个例子中，对情境的依赖性取决于输入刺激的低水平局部特征纪律是由其更高水平特征决议，照样由与该刺激无关的信息决议。因此，除了情境自力性特征外，环境结构中还存在着一种品级嵌套特征：环境中的高品级纪律性决议了低品级纪律性。我们展望，大脑中一定存在着类似的，用于处置情境相关环境纪律的品级嵌套式信息处置机制。我们以为该处置机制中存在着一种自上而下的结构，高级程序由此能够提取情境信息（contextual information），举行推理展望，并将该展望回馈至模子中，进而影响早期知觉历程。

在大脑皮层结构中存在许多能够支持自上而下处置的证据。在上文所举的鸟类学例子中，环境情境信息决议了我们更有可能遇见哪种鸟类。研究注释，大脑能够借助情景-物体相关性（scene-object dependency）对物体举行感知。例如，人们对置于通例情境中的物体识别速率更快。人们以为高水平情境加工皮层（high-level context-specific cortices）由情景作出的展望反馈至低级物体表征中，从而发生了这种促进作用[73]。

当物体大略的边缘从靠山中提取星散出来时，人脑便推导出纪律性展望，由此发生了局部特征处置与展望间的动态交互影响。许多关于灵长类动物的电心理学研究显示，自上而下结构能够极大水平地对信息加工各层级举行过滤，这种过滤甚至影响到了位于皮质下结构的早期信息加工阶段。

在上文例子中，展望信息主要来自于感官输入。然而最近，越来越多的研究指出自上而下结构不仅仅行使了感官输入信息。例如，鸟类学专家能够迅速地挖掘并识别鸟的种类。心理物理及脑功效成像研究给出了这样的证据，即对某种物体的专业知识（knowledge）能以自上而下的形式对物体识别施展显著的促进作用。此外，心理物理学研究显示，对特定物体身分甚至语义意义的预期也能以自上而下的形式影响早期视觉特征的识别。预期发生于感官输入之前，存储于高级记忆系统中。脑功效成像研究也给出了类似的证据——储存于顶叶/额叶区等漫衍式网络中的物体先验知识，动态影响了早期视网膜皮层中的视觉成像。有趣的是，心理物理学及脑功效成像研究均发现了只有对刺激身分的期望能够激活早期视觉皮层中的特征模版。

- Stephan Schmitz -

人类及社会性动物的社会互动（social interaction）有较强的情境相关性。一些研究显示基于先验社交知识发生的预期对信息加工发生了极其主要的影响。心理物理学研究显示，人们能够行使社会互动知识中的情境相关纪律来明白他人动作模式中的信息。这种指导关系同样是自上而下的。甚至是对他人心理状态的预期，如他人发生某一动作的意图，都可能影响对社会性信息的早期知觉加工。

持续性露出于相同或类似感官刺激下可能影响人们的感知觉加工，这种征象通常被称作顺应（adaption）。顺应征象纷繁庞大，人们对其背后机制的明白尚不完全。现存模子大多否决将其视作被动的“神经疲劳”（neural fatigue）而更倾向于将其明白为一种自动加工，但我们仍不清晰顺应征象是否受到了展望加工的影响。人们以为，诸如对重复泛起或可预见刺激降低神经反映强度、对不能预知刺激增添反映强度等征象与自上而下处置的情境自力展望相关。但另一部门研究显示自下而上加工也同样影响着顺应征象。以为顺应征象与自下而上加工相关的研究通常接纳相似的实验处置，而以为顺应征象与自上而下加工相关的实验接纳了种种差别的实验处置。这些发现可能展现了两种机制：一种是受情境自力限制影响的自下而上加工，另一种是受情境相关展望影响的自上而下加工。后者能够在多变的环境下施展作用。

总而言之，许多研究指出，环境展望性可能是情境相关的。在这种情景中，我们在上一部门所讨论的镶嵌了展望信息的自下而上加工便显得不那么有辅助。发生最佳显示的个体通常能够行使展望来以自上而下形式天真调整信息加工，而现今大多数展望加工模子研究也通常着眼于这种展望形式。

意义与应用

有的人以为，没有需要区分展望的差别形式，由于它们最终都服务于同一个目的：即促进对天下状态的推断，从而优化有机体与天下的相互作用。这种想法是有原理的，当我们起劲去对行为举行高条理的、功效性的形貌时，就像许多与最优化有关的模子一样。这些模子为从功效角度评估一个施动者的性能提供了名贵的基准。

然而，展望处置框架经常做出一个分外的条件假设：即展望历程是由自上而下的机制介导的。正如我们上文所说的，这个看法是不完整的：展望信息可以在大脑中以至少两种形式实现。若是我们的目的是追求在神经机制上的明白，那么修正当前的单一看法是有需要的。在许多方面，我们都已经看到了增强和扩展单一的展望处置机制的价值。

将盘算模子与神经机制联系起来

若是一个盘算模子只形貌出自上而下的展望模子，那么很可能面临着盘算模子与神经机制之前脱节的风险，这将反过来阻碍模子和实证研究之间的反馈循环，以至于阻碍接下来的研究进展。磨练包罗错觉的展望历程阐明晰这个问题。“错觉”是被有意制造出来的，它违反感官系统在正常状态中的运行。在现在的展望加工历程中，错觉被看法化为自上而下加工的效果。例如，经典的康士维效应（Cornsweet effect）——两个灯光斑被一个中心的渐变部门分离隔，造成在亮度上差别的错觉——已经被视为是自上而下影响的例子，这与关于亮度和反射的空间梯度的信心有关，而且已经使用了一个自上而下展望的网络举行了模拟。

然而，只管它可能受到神经高条理水平的调治，大部门的影响是源于早期皮层下甚至视网膜的展望信息：康士维效应在理论上与视网膜神经节细胞的感受野结构有关，以及与外侧膝状体核（lateral geniculate nucleus）中信号有很强的相关性（视网膜神经节细胞的投射），并已被证实起源于单眼神经元，注释它起源于皮层之下。更简练地说，用自上而下的框架来注释错觉的一个主要挑战是：导致错觉发生的神经回路可以自力于任何先前履历。这一点已经由临床证据注释：先天或者早发性失明的人在视力恢复手术后立刻会发生某些错觉，好比缪勒莱耶错觉（Müller-Lyer illusion）。

康士维效应（Cornsweet effect）—blog.prototypr.io

这些错觉也许发生于展望处置的历程之中。然而，我们以为这些征象中的大部门（但纷歧定是所有）都可以被自下而上历程中，与情景无关的约束来更好地注释。好比，大量的错觉与来自上面的光有关。关于这个，我们将在下一节详细讨论。

在这个例子中，履历证据和盘算模子之间的脱节注释，一个注释可能在盘算层面上具有形貌有效性，然则在神经机制层面上是不具备有效性的。有趣的是，已有研究注释，纵然是饶（Rao）和巴拉德（Ballard）开创性的展望编码框架，也是可以通过这样一种方式加以重新形貌：展望也许是通过横向抑制（lateral inhibition），而非反馈毗邻（feedback connections）来实现的。

显然，我们需要更慎密地集成神经机制与盘算模子，而且在差别尺度上区分差别形式展望的差别。例如，最近的一项研究暂时支持这样一种看法，即情景相关的展望可能共享一个公共源（common source），而情景无关的展望可能依赖于共享另一个源的内置约束。

说明展望之间的相互作用 

在分级展望处置历程中，展望是在信息处置条理的几个差别条理天生的。差别条理的展望被以为是通过自上而下的机制相互作用，以确保最终所有的展望都是相互一致的。然而，自下而上的约束和自上而下的期望可能以一种完全差别的方式相互作用。由于约束在很大水平上不会由于预期的短期转变而转变，约束和预期可能会影响相同的历程，但不会相互直接影响而相互对齐。

“自上而下的光的先验”提供了一个很好的例子。光线照射到视觉场景的偏向和由此发生的阴影，提供了人类视觉系统用来推断物体形状的信息。在缺乏光源位置的明确信息的情况下，人类考察者判断物体的性状注释，视觉系统会守旧地展望光线来自上方。

有趣的是，这种展望可以通过履历来修正；经由训练后，考察者收到的反馈注释光源的位置已经改变，视觉系统的展望就会移动到新的位置。对这一征象的传统展望处置方式注释，自上向下的展望信息已被更新。

然而，这与新先验与实验室环境的研究效果纷歧致——先验是由其他习得线索引起的。另一种注释与这种情景特异性和电心理学证据相一致，即来自上述光的先验是作为自下而上处置的一种约束实现的，而且不受短期履历的影响。实验训练并没有改变原来的约束条件，而是发生了一种新颖的、与环境相关的预期，即光线已经发生了转变。

- Stephan Schmitz -

我们关于差别形式的展望之间相互作用举行了一个有趣的假设：当来自约束和期望的信息相互作用时，前者可能永远不会被后者完全笼罩。这与纯粹自上而下的展望处置形成了对比，后者的最终目的是确保所有展望都是相互一致的。

此外我们的注释注释，自上而下处置的实验操作应该对新获得的展望发生差别的影响，但可能会保持原来的先验稳固。这种差异效应应该进一步在神经水平上考察到。例如，我们可以展望，神经成像实验将显示在高级处置区域对光源位置偏移的短期学习的效果，而自下而上历程的神经特征将保持稳固。

两种差别形式的展望之间的这种交互形式有助于在耐用性和天真性之间取得最佳平衡，有趣的是，这种相互作用似乎并不是所有生物体都普遍存在的：纵然经由长时间的履历积累，鸡感知物体形状的方式也注释它们的视觉系统假定光线来自上方。从出生最先，鸡似乎就有一种不能改变的自下而上的约束来展望来自上方的光线，而且无法获得一种与环境相关的期望来调治这些内置的展望，这有力地证实了展望信息可以完全与小我私家对天下的体验解耦。

确定机制，以见告临床相关的问题 

在精神疾病的临床实践中，异质症状群体经常被误诊为同一个种别的症状，这是由于差别的诊断可能被重叠的神经心理学滋扰。因此，研究往往避开尺度的诊断种别，专注于单一症状，追求更狭窄然则更深入的机制。展望处置框架一直是这项事业中的主要部门，然则它对单一展望形式的关注经常限制了该框架对症状多样性的注释。

以自体抗体介导的神经疾病和精神分裂症为例。越来越多的注重力被吸引到有精神疾病履历的人身上，他们的血清或脑脊液中发现了含有针对NMDA受体的IgA抗体。这些抗体可能是，但纷歧定是精神疾病的潜在病因。

由于抗体介导的精神疾病的免疫疗法只在临床需要时才举行，因此临床医生面临着一个需要神经机制层面的深入注释，而不是盘算层面的注释。换句话讲，从临床的角度思量，展望处置模子更需要一个神经机制层面的注释。

将施动者的神经工具箱与环境统计数据联系起来 

我们已经提出，支持展望的环境中的特征被有效地归类为情景无关或情景相关的纪律性，而且这些特征划分映射到约束和期望上。认可这些基本上差别的展望形式，可能会引发对展望的更普遍的处置框架。特别是，将施动者的信息处置与环境统计联系起来的目的，一直是自然场景统计事情中的一个指导原则，并为展望处置的研究提供了一个类似的原则性框架。

例如，对环境纪律的剖析可能使我们能够展望并注释这在多大水平上是由自上而下的历程或由自下而上的处置历程的约束调治，或者为什么展望历程对情景相关的短期转变的敏感性存在差异。更一样平常地说，对有机体环境中相关纪律的剖析可能有助于开发一个统一的框架，从而能够注释为什么有机体在差别领域的展望可能以差别的形式泛起。这一看法提供了一种将展望处置框架与感官生态学和进化理论联系起来的方式。

结论

我们的论点背后的原理很简朴：通过考察环境的结构，可以领会施动者的信息处置机制的要害设计特征。这一基本看法并不新鲜，它不仅推动了早期认知生物学家的思索，还促进了控制论专家，以及现在在自然场景统计方面的事情。

在此，我们以为，将这一原理应用于展望在大脑功效中的作用，将为我们提供一个全新而有用的视角。为到达对大脑作为“展望机械”的更深条理的明白，我们以为有需要熟悉到神经系统的展望有差别的形式。环境中不能变的规则性反映在响应的自力于情景的展望机制中，这些机制作用于自下而上的处置，我们将这些机制称为约束。

同样地，外部天下上下颠簸的、依赖于情景的规则性指向由自上向下历程实现的天真的、依赖于情景的展望机制，我们称之为期望。随着展望处置的生长，期望能够被应用到越来越详细的、基于神经机制的问题上。

其他的区别可能会有用，但我们以为这里提出的看法是主要的和基本的。虽然我们主要从神经信息处置的角度来探讨这些头脑，但对展望在信息处置中的作用有一个周全的熟悉必须最终包罗对整个有机体与其环境相互作用的熟悉。

展望信息不仅存在于神经机制中，而且存在于整个生物体的形态中，这一点在许多感官生态学和行为生态学的例子中得到了证实。最后，展望处置框架的目的应该是将展望作为生物信息处置的一部门的许多差别方式结合起来，以便对我们若何与我们的康健和疾病天下相互作用提供更周全的看法。

编译泉源：Teufel, C., Fletcher, P.C. Forms of prediction in the nervous system. Nat Rev Neurosci 21, 231–242 (2020). https://doi.org/10.1038/s41583-020-0275-5

本文来自微信民众号：神经现实（ID：neureality），编译：张紫雯、李蔚、山鸡，题图来自：影戏《超体》