In einer Versuchsanordnung wird erst ein mittelstarker Druck (= 50 Hz bzw. 0.5 in der Grafik) auf die linke Hand und direkt danach auf die rechte Hand ausgeübt. Nach der Hebbschen Lernregel „neurons that fire together wire together“ bildet sich eine Synapse vom Neuron „Links“ zum Neuron „Rechts“.

Beim ersten Lerndurchgang wird diese Synapse nur einen sehr geringen Wert von sagen wir 0.1 bekommen, denn der Zusammenhang von „Links“ und „Rechts“ könnte ja zufällig sein.

So weit ist das ein trivialer Lernvorgang, den wohl alle neuronalen Modelle verwenden. Doch tatsächlich tritt schon hier ein gravierendes Problem auf: Wenn die Synapse auf 0.1 gesetzt wird und „Links“ sendet mit 50 Hz dann sendet „Rechts“ mit 5 Hz. Die Versuchsperson erwartet also nicht einen mittelstarkern Druck auf die rechte Hand sondern einen schwachen. Wäre bei hundert Versuchen hintereinander ein schwacher Druck rechts erfolgt, dann hätte die Synapse genau diesen Werten.

Tatsächlich soll aber etwas ganz anderes ausgesagt werden nämlich „Ich warte einen mittelstarken Druck allerdings nur mit geringer Wahrscheinlichkeit von z.B. 10%“ und diese Aussage muss schon beim ersten gemeinsamen Auftreten der Reize entstehen, denn wir wissen ja aus eigener Erfahrung als Versuchsperson, dass wir einen mittelstarken Druck erwarten und keinen schwachen.

Eine Synapse müsste also zwei Werte übermitteln:

1. Welchen Reiz erwarte ich?
2. Mit welcher Wahrscheinlichkeit erwarte ich diesen Reiz?

Das kann nach nicht funktionieren.

Damit ergibt sich folgende Forderung an unsere Gehirmodell:

„Bei der Reizweiterleitung muss zwischen dem Signalwert und der Wahrscheinlichkeit unterschieden werden.“