Vědci v mozku vedeni Sebastianem Haeslerem (NERF, zmocněni IMEC, KU Leuven a VIB) identifikovali příčinný mechanismus toho, jak nové podněty podporují učení. Novinka přímo aktivuje dopaminový systém, který je zodpovědný za asociativní učení. Tato zjištění mají důsledky pro zlepšení strategií učení a pro návrh algoritmů strojového učení.
Novinka a učení
U zvířat a lidí je běžně pozorován základní typ učení, známý jako asociativní učení. Zahrnuje spojení stimulu nebo akce s pozitivním nebo negativním výsledkem. Asociativní učení je základem našeho každodenního chování: odměňujeme děti za to, že dělají domácí úkoly, nebo omezíme jejich televizní čas, pokud se nebudou chovat.
Vědci věděli od 1960. let, že novinka usnadňuje asociativní učení. Mechanismy tohoto jevu však zůstaly neznámé.
"Předchozí práce naznačovaly, že novinka může aktivovat dopaminový systém v mozku." Proto jsme si mysleli, že aktivace dopaminu může také podporovat asociativní učení. “ říká profesor Sebastian Haesler, který studii vedl.
Čichání z novinek
Aby demonstrovali, že novinka skutečně aktivuje neurony dopaminu, vědci vystavili myši novým i známým pachům.
"Když myši ucítí nový podnět, velmi se vzrušují a začnou velmi rychle čichat." Toto přirozené, spontánní chování poskytuje skvělé údaje pro vnímání novosti. “ vysvětluje Dr. Cagatay Aydin, postdoktor ve skupině Sebastiana Haeslera. S experimenty na myších tým potvrdil, že dopaminové neurony byly aktivovány novými pachy, ale ne známými.
Ve druhém kroku byly myši vyškoleny k tomu, aby spojovaly nové a známé vůně s odměnou.
"Když jsme specificky blokovali aktivaci dopaminu novými stimuly jen v několika málo pokusech, učení se zpomalilo." Na druhé straně stimulace dopaminových neuronů během prezentace známých podnětů zrychlila učení. “ říká Joachim Morrens, doktorand ve skupině.
Hodnota novosti
Zjištění ukazují, že aktivace dopaminu novými podněty podporuje učení. Dále poskytují přímou experimentální podporu pro skupinu teoretických rámců v počítačové vědě, která zahrnuje „bonus za novost“, který vysvětluje příznivý účinek novosti. Začlenění takového bonusu může urychlit algoritmy strojového učení a zlepšit jejich efektivitu.
Z velmi praktického hlediska nám výsledky připomínají, abychom častěji přerušili naši rutinu a hledali nové zkušenosti, abychom byli lepšími studenty.
# # #
Vydání
Morrens a kol. 2020. Cue-evokovaný dopamin podporuje podmíněnou reakci během učení. Neuron
Financování
Financování pocházelo z HFSP, EC Marie Curie a FWO.
;