Abstract An exciting theory in neuroscience is that the brain is an organ for prediction error minimization (PEM). This theory is rapidly gaining influence and is set to dominate the science of mind and brain in the years to come. PEM has extreme explanatory ambition, and profound philosophical implications. Here, I assume the theory, briefly explain it, and then I argue that PEM implies that the brain is essentially self‐evidencing . This means it is imperative to identify an evidentiary boundary between the brain and its environment. This boundary defines the mind‐world relation, opens the door to skepticism, and makes the mind transpire as more inferentially secluded and neurocentrically skull‐bound than many would nowadays think. Therefore, PEM somewhat deflates contemporary hypotheses that cognition is extended, embodied and enactive; however, it can nevertheless accommodate the kinds of cases that fuel these hypotheses.

Conscious perception and attention are difficult to study, partly because their relation to each other is not fully understood. Rather than conceiving and studying them in isolation from each other it may be useful to locate them in an independently motivated, general framework, from which a principled account of how they relate can then emerge. Accordingly, these mental phenomena are here reviewed through the prism of the increasingly influential predictive coding framework. On this framework, conscious perception can be seen as the upshot of prediction error minimization and attention as the optimization of precision expectations during such perceptual inference. This approach maps on well to a range of standard characteristics of conscious perception and attention, and can be used to interpret a range of empirical findings on their relation to each other.

Abstract Psilocybin has shown promise as a novel pharmacological intervention for treatment of depression, where post-acute effects of psilocybin treatment have been associated with increased positive mood and decreased pessimism. Although psilocybin is proving to be effective in clinical trials for treatment of psychiatric disorders, the information processing mechanisms affected by psilocybin are not well understood. Here, we fit computational models of underlying decision-making mechanisms to behaviour in rats. The model revealed that rats treated with psilocybin achieve more rewards through increased task engagement, mediated by modification of forgetting rates and reduced loss aversion. These findings suggest that psilocybin may afford an optimism bias that arises through altered belief updating, with translational potential for clinical populations characterised by lack of optimism.

Abstract Online speech processing imposes significant computational demands on the listening brain, the underlying mechanisms of which remain poorly understood. Here, we exploit the perceptual ‘pop-out’ phenomenon (i.e. the dramatic improvement of speech intelligibility after receiving information about speech content) to investigate the neurophysiological effects of prior expectations on degraded speech comprehension. We recorded electroencephalography and pupillometry from 21 adults while they rated the clarity of noise-vocoded and sine-wave synthesised sentences. Pop-out was reliably elicited following visual presentation of the corresponding written sentence, but not following incongruent or neutral text. Pop-out was associated with improved reconstruction of the acoustic stimulus envelope from low-frequency EEG activity, implying that improvements in perceptual clarity were mediated via top-down signals that enhance the quality of cortical speech representations. Spectral analysis further revealed that pop-out was accompanied by a reduction in theta-band power, consistent with predictive coding accounts of acoustic filling-in and incremental sentence processing. Moreover, delta-band power, alpha-band power, and pupil diameter were all increased following the provision of any written sentence information, irrespective of content. Together, these findings reveal distinctive profiles of neurophysiological activity that differentiate the content-specific processes associated with degraded speech comprehension from the context-specific processes invoked under adverse listening conditions.

Abstract Objectives Mindfulness meditation is associated with better attention function. Performance monitoring and error-processing are important aspects of attention. We investigated whether experienced meditators showed different neural activity related to performance monitoring and error-processing. Previous research has produced inconsistent results. This study used more rigorous analyses and a larger sample to resolve the inconsistencies. Methods We used electroencephalography (EEG) to measure the error-related negativity (ERN) and error positivity (Pe) following correct and incorrect responses to a Go/Nogo task from 27 experienced meditators and 27 non-meditators. Results No differences were found in the ERN (all p > 0.05). Meditators showed larger global field potentials (GFP) in the Pe after both correct responses and errors, indicating stronger neural responses ( p = 0.0190, FDR-p = 0.152, np 2 = 0.0951, BFincl = 2.691). This effect did not pass multiple comparison controls. However, single electrode analysis of the Pe did pass multiple comparison controls ( p = 0.002, FDR-p = 0.016, np 2 = 0.133, BFincl = 220.659). Meditators also showed a significantly larger Pe GFP for errors only, which would have passed multiple comparison controls, but was not a primary analysis (p = 0.0028, np 2 = 0.1493, BF10 = 9.999). Conclusions Meditation may strengthen neural responses related to performance monitoring (measured by the Pe), but not specifically to error monitoring (although measurements of the Pe after errors may be more sensitive to group differences). However, only the single electrode analysis passed multiple comparison controls, while analysis including all electrodes did not, so this conclusion remains tentative.

Abstract The question how the brain distinguishes between information about oneself and the rest of the world is of fundamental interest to both philosophy and neuroscience. This question can be approached empirically by investigating how associating stimuli with oneself leads to differences in neurocognitive processing. However, little is known about the brain network involved in forming such self-associations for, specifically, bodily stimuli. In this fMRI study, we sought to distinguish the neural substrates of representing a full-body movement as one’s movement and as someone else’s movement. Participants performed a delayed match-to-sample working memory task where a retained full-body movement (displayed using point-light walkers) was arbitrarily labelled as one’s own movement or as performed by someone else. By using arbitrary associations we aimed to address a limitation of previous studies, namely that our own movements are more familiar to us than movements of other people. A searchlight multivariate decoding analysis was used to test where information about types of movement and about self-association was coded. Movement specific activation patterns was found in a network of regions also involved in perceptual processing of movement stimuli, however not in early sensory regions. Information about whether a memorized movement was associated with the self or with another person was found to be coded by activity in the left middle frontal gyrus (MFG), left inferior frontal gyrus (IFG), bilateral supplementary motor area, and (at reduced threshold) in the left temporoparietal junction (TPJ). These areas are frequently reported as involved in action understanding (IFG, MFG) and domain-general self/other distinction (TPJ). Finally, in univariate analysis we found that selecting a self-associated movement for retention was related to increased activity in the ventral medial prefrontal cortex.

Neuroscience is beginning to uncover the role of interoceptive feedback in perception, learning, and decision-making; however, the relation between spontaneous visceral and cognitive dynamics has received surprisingly little scrutiny. Here, we investigate how subjective, physiological, and behavioural indicators of arousal and attentional state vary as a function of cardiac activity and brain-heart coupling. Combined electroencephalogram, electrocardiogram, and pupillometric records were obtained from 25 healthy human adults during the performance of a sustained attention to response task (SART). Thought-probes were intermittently administered during the SART to collect subjective reports of attentional state (i.e., on-task, mind-wandering, mind-blanking) and vigilance level (i.e., alertness). Mind-wandering and mind-blanking reports increased in frequency with time-on-task, but were associated with distinct behavioural profiles. Mind-blanking was further characterised by more profound decreases in heart-rate and pupil size than mind-wandering, and late modulation of the heartbeat-evoked potential. Besides attentional state, lower heart-rate predicted decreased vigilance and pupil size, while heart-rate variability predicted more impulsive behaviour and pupil dilation. Together, these findings reveal that cardiac parameters afford complementary information about arousal states and attentional dynamics, illustrating the complexity of task disengagement from a cognitive and physiological perspective.

Abstract Among all their sensations, agents need to distinguish between those caused by themselves and those caused by external causes. The ability to infer agency is particularly challenging under conditions of uncertainty. Within the predictive processing framework, this should happen through active control of prediction error that closes the action-perception loop. Here we use a novel, temporally-sensitive, behavioural proxy for prediction error to show that it is minimised most quickly when variability is low, but also when volatility is high. Further, when human participants report agency, they show steeper prediction error minimisation. We demonstrate broad effects of uncertainty on accuracy of agency judgements, movement, policy selection, and hypothesis switching. Measuring autism traits, we find differences in policy selection, sensitivity to uncertainty and hypothesis switching despite no difference in overall accuracy.

Perception results from the integration of incoming sensory information with pre-existing information available in the brain. In this EEG (electroencephalography) study we utilised the Hierarchical Frequency Tagging method to examine how such integration is modulated by expectation and attention. Using intermodulation (IM) components as a measure of non-linear signal integration, we show in three different experiments that both expectation and attention enhance integration between top-down and bottom-up signals. Based on multispectral phase coherence, we present two direct physiological measures to demonstrate the distinct yet related mechanisms of expectation and attention. Specifically, our results link expectation to the modulation of prediction signals and the integration of top-down and bottom-up information at lower levels of the visual hierarchy. Meanwhile, they link attention to the propagation of ascending signals and the integration of information at higher levels of the visual hierarchy. These results are consistent with the predictive coding account of perception.

Karl Friston’s free-energy principle casts agents as self-evidencing through active inference. This implies that decision-making, planning and information-seeking are, in a generic sense, ‘wishful’. We take an interdisciplinary perspective on this perplexing aspect of the free-energy principle and unpack the epistemological implications of wishful thinking under the free-energy principle. We use this epistemic framing to discuss the emergence of biases for self-evidencing agents. In particular, we argue that this elucidates an optimism bias as a foundational tenet of self-evidencing. We allude to a historical precursor to some of these themes, interestingly found in Machiavelli’s oeuvre, to contextualise the universal optimism of the free-energy principle.