Sebastian Haesler(NERF, IMEC, KU Leuven 및 VIB의 권한 부여)가 이끄는 뇌 과학자들은 새로운 자극이 학습을 촉진하는 방법에 대한 인과적 메커니즘을 확인했습니다. 참신함은 연관 학습을 담당하는 도파민 시스템을 직접 활성화합니다. 연구 결과는 학습 전략을 개선하고 기계 학습 알고리즘을 설계하는 데 영향을 미칩니다.
새로움과 배움
연관 학습으로 알려진 기본 유형의 학습은 동물과 인간에서 일반적으로 관찰됩니다. 자극이나 행동을 긍정적이거나 부정적인 결과와 연관시키는 것을 포함합니다. 연관 학습은 우리의 일상적인 행동의 기초가 됩니다. 예를 들어, 우리는 아이들이 숙제를 하면 보상을 주거나 아이들이 잘못 행동하면 TV 시청 시간을 제한합니다.
과학자들은 1960년대부터 새로움이 연관 학습을 촉진한다는 사실을 알고 있었습니다. 그러나이 현상의 메커니즘은 알려지지 않았습니다.
“이전 연구에서는 참신함이 뇌의 도파민 시스템을 활성화할 수 있다고 제안했습니다. 따라서 우리는 도파민 활성화가 연관 학습을 촉진할 수도 있다고 생각했습니다.” 연구를 이끈 Sebastian Haesler 교수는 말합니다.
참신함을 찾아내다
새로움이 실제로 도파민 뉴런을 활성화한다는 것을 입증하기 위해 연구자들은 생쥐를 새로운 냄새와 친숙한 냄새 모두에 노출시켰습니다.
“생쥐가 새로운 자극의 냄새를 맡으면 매우 흥분하여 매우 빠르게 코를 킁킁거리기 시작합니다. 이 자연스럽고 자발적인 행동은 참신함 인식에 대한 훌륭한 정보를 제공합니다.” Sebastian Haesler 그룹의 박사후 연구원인 Cagatay Aydin 박사는 설명합니다. 마우스 실험을 통해 팀은 도파민 뉴런이 익숙한 냄새가 아니라 새로운 냄새에 의해 활성화됨을 확인했습니다.
두 번째 단계에서 생쥐는 새롭고 친숙한 냄새를 보상과 연관시키도록 훈련되었습니다.
“단 몇 번의 실험으로 새로운 자극에 의한 도파민 활성화를 구체적으로 차단했을 때 학습 속도가 느려졌습니다. 반면에 친숙한 자극을 제시하는 동안 도파민 뉴런을 자극하면 학습이 가속화됩니다.” 그룹의 박사 과정 학생인 Joachim Morrens는 말합니다.
새로움의 가치
연구 결과는 새로운 자극에 의한 도파민 활성화가 학습을 촉진한다는 것을 보여줍니다. 그들은 또한 참신함의 유익한 효과를 설명하기 위해 '참신함 보너스'를 포함하는 컴퓨터 과학의 이론적 프레임워크 그룹에 대한 직접적인 실험적 지원을 제공합니다. 이러한 보너스를 통합하면 기계 학습 알고리즘의 속도를 높이고 효율성을 향상시킬 수 있습니다.
매우 실용적인 관점에서 결과는 우리가 더 자주 일상을 깨고 더 나은 학습자가 되기 위해 새로운 경험을 찾도록 상기시켜줍니다.
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출판기획 & 편집
Morrens et al. 2020. 큐 유발 도파민은 학습 중에 조건부 반응을 촉진합니다. 뉴런
기금
자금은 HFSP, EC Marie Curie 및 FWO에서 나왔습니다.
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