Predictive Coding (Prädiktive Kodierung)
Predictive Coding ist ein Rahmenwerk der theoretischen Neurowissenschaft, nach dem das Gehirn ständig Vorhersagen über eingehende sensorische Daten generiert und nur die Vorhersagefehler (Abweichungen zwischen Vorhersage und Realität) aufwärts weitergeleitet werden.
Details
Grundprinzip
Das Gehirn ist kein passiver Signalempfänger, sondern ein generatives Modell der Außenwelt:
Top-Down: Höhere Areale senden Vorhersagen → niedrigere Areale
Bottom-Up: Niedrigere Areale senden nur Vorhersagefehler → höhere Areale
→ Wahrnehmung = Gehirn bestätigt seine Vorhersagen durch Reduktion des Vorhersagefehlers
Vorhersagefehler (Prediction Error)
- Signal, das entsteht, wenn Realität ≠ Vorhersage
- Trägt die Information, die die internen Modelle aktualisieren muss
- Kleiner Fehler → Vorhersage war richtig, kaum Lernbedarf
- Großer Fehler → Modell muss aktualisiert werden
Hierarchische Verarbeitung
- Kortex als hierarchische Kaskade: V1 → V2 → V4 → IT-Kortex (visuell)
- Jede Ebene: hat Vorhersage-Neuronen (top-down) und Fehler-Neuronen (bottom-up)
- Verbindung zu Schichtenarchitektur: tief = abstrakt, oberflächlich = konkret
Free Energy Principle (Friston, 2010)
- Erweiterung: Das Gehirn minimiert “freie Energie” = obere Schranke auf Überraschung (Abweichung von internen Modellen)
- Umfasst Wahrnehmung und Handeln: auch Handlungen können Vorhersagefehler reduzieren (→ Active Inference)
- Formalisierung durch Variationelles Bayes’sches Lernen
Klinische Relevanz
- Schizophrenie: fehlerhafte Vorhersagefehler-Zuordnung → Halluzinationen als “Vorhersagen ohne Basis”
- Autismus: möglicherweise zu hohe Gewichtung sensorischer Fehler (sensorische Überwältigung)
- Chronischer Schmerz: falsch kalibrierte Schmerzvorhersage
CogSci / NeuroAI-Parallele
- JEPA (JEPA – Joint-Embedding Predictive Architecture as World Model): KI-Architektur die nach demselben Prinzip arbeitet — Vorhersagen im latenten Raum, nicht am Output
- Kletterfasern im Kleinhirn (Cerebellar Cortex) kodieren Vorhersagefehler für motorisches Lernen
See also
Tags: neuroscience cognitivescience perception
Superlink: 050 🧠Neuroscience
Verbindungen
- Active Inference — Erweiterung auf Handlungen
- Prediction Error — das zentrale Signal
- JEPA – Joint-Embedding Predictive Architecture as World Model
- Cerebellar Cortex — motorisches Predictive Coding via Kletterfasern
- Vibe Training – Replacing LLM-as-a-Judge with Specialized SLMs
Created: 06/05/26