Les scientifiques du cerveau dirigés par Sebastian Haesler (NERF, habilité par IMEC, KU Leuven et VIB) ont identifié un mécanisme causal de la façon dont de nouveaux stimuli favorisent l'apprentissage. La nouveauté active directement le système dopaminergique, qui est responsable de l'apprentissage associatif. Les résultats ont des implications pour l'amélioration des stratégies d'apprentissage et pour la conception d'algorithmes d'apprentissage automatique.
Nouveauté et apprentissage
Un type fondamental d'apprentissage, connu sous le nom d'apprentissage associatif, est couramment observé chez les animaux et les humains. Elle implique l'association d'un stimulus ou d'une action avec un résultat positif ou négatif. L'apprentissage associatif sous-tend nombre de nos comportements de tous les jours: nous récompensons les enfants pour leurs devoirs, par exemple, ou limitons leur temps de télévision s'ils se conduisent mal.
Les scientifiques savent depuis les années 1960 que la nouveauté facilite l'apprentissage associatif. Cependant, les mécanismes derrière ce phénomène sont restés inconnus.
«Des travaux antérieurs suggéraient que la nouveauté pourrait activer le système dopaminergique dans le cerveau. Par conséquent, nous avons pensé que l'activation de la dopamine pourrait également favoriser l'apprentissage associatif. dit le professeur Sebastian Haesler, qui a dirigé l'étude.
Renifler la nouveauté
Pour démontrer que la nouveauté active les neurones dopaminergiques, les chercheurs ont exposé des souris à des odeurs nouvelles et familières.
«Lorsque les souris sentent un nouveau stimulus, elles sont très excitées et commencent à renifler très rapidement. Ce comportement naturel et spontané fournit une excellente lecture de la perception de la nouveauté. » explique le Dr Cagatay Aydin, postdoc dans le groupe de Sebastian Haesler. Avec les expériences sur souris, l'équipe a confirmé que les neurones dopaminergiques étaient activés par de nouvelles odeurs, mais pas par des odeurs familières.
Dans un deuxième temps, les souris ont été formées pour associer récompense et odeurs nouvelles et familières.
«Lorsque nous avons spécifiquement bloqué l'activation de la dopamine par de nouveaux stimuli dans seulement quelques essais, l'apprentissage a été ralenti. D'un autre côté, la stimulation des neurones dopaminergiques lors de la présentation de stimuli familiers a accéléré l'apprentissage. dit Joachim Morrens, doctorant dans le groupe.
La valeur de la nouveauté
Les résultats démontrent que l'activation de la dopamine par de nouveaux stimuli favorise l'apprentissage. Ils fournissent en outre un support expérimental direct pour un groupe de cadres théoriques en informatique, qui intègrent un «bonus de nouveauté» pour tenir compte de l'effet bénéfique de la nouveauté. L'intégration d'un tel bonus peut accélérer les algorithmes d'apprentissage automatique et améliorer leur efficacité.
D'un point de vue très pratique, les résultats nous rappellent de rompre notre routine plus souvent et de rechercher de nouvelles expériences pour être de meilleurs apprenants.
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Publication
Morrens et al. 2020. La dopamine évoquée par les signaux favorise une réponse conditionnée pendant l'apprentissage. Neuron
Financement
Le financement est venu de HFSP, EC Marie Curie et FWO.
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