Naukowcy zajmujący się mózgiem pod przewodnictwem Sebastiana Haeslera (NERF, upoważnieni przez IMEC, KU Leuven i VIB) zidentyfikowali mechanizm przyczynowy, w jaki sposób nowe bodźce promują uczenie się. Nowość bezpośrednio aktywuje system dopaminy, który odpowiada za uczenie się asocjacyjne. Odkrycia mają wpływ na ulepszenie strategii uczenia się i na projektowanie algorytmów uczenia maszynowego.
Nowość i nauka
Podstawowy rodzaj uczenia się, znany jako uczenie się asocjacyjne, jest powszechnie obserwowany u zwierząt i ludzi. Polega na skojarzeniu bodźca lub działania z wynikiem pozytywnym lub negatywnym. Wspólne uczenie się leży u podstaw wielu naszych codziennych zachowań: na przykład nagradzamy dzieci za odrabianie zadań domowych lub ograniczamy czas spędzany w telewizji, jeśli źle się zachowują.
Naukowcy wiedzą od lat 1960. XX wieku, że nowość ułatwia asocjacyjne uczenie się. Jednak mechanizmy tego zjawiska pozostały nieznane.
„Wcześniejsze prace sugerowały, że nowość może aktywować układ dopaminowy w mózgu. Dlatego pomyśleliśmy, że aktywacja dopaminy może również promować uczenie asocjacyjne ”. mówi prof. Sebastian Haesler, który kierował badaniem.
Wąchanie nowości
Aby wykazać, że nowość rzeczywiście aktywuje neurony dopaminy, naukowcy wystawili myszy zarówno na nowe, jak i znajome zapachy.
„Kiedy myszy wyczuwają nowy bodziec, są bardzo podekscytowane i bardzo szybko zaczynają wąchać. To naturalne, spontaniczne zachowanie zapewnia doskonałą interpretację postrzegania nowości ”. wyjaśnia dr Cagatay Aydin, postdoc w grupie Sebastiana Haeslera. Dzięki eksperymentom na myszach zespół potwierdził, że neurony dopaminy zostały aktywowane przez nowe zapachy, ale nie przez znane.
W drugim etapie myszy szkolono w zakresie kojarzenia nowatorskich i znajomych zapachów z nagrodą.
„Kiedy tylko w kilku próbach specjalnie zablokowaliśmy aktywację dopaminy przez nowe bodźce, spowolniono proces uczenia się. Z drugiej strony, pobudzanie neuronów dopaminy podczas prezentacji znanych bodźców przyspieszyło uczenie się. ” mówi Joachim Morrens, doktorant w grupie.
Wartość nowości
Odkrycia pokazują, że aktywacja dopaminy przez nowe bodźce sprzyja uczeniu się. Ponadto zapewniają bezpośrednie wsparcie eksperymentalne dla grupy ram teoretycznych w informatyce, które zawierają „premię za nowość”, aby uwzględnić korzystny wpływ nowości. Włączenie takiej premii może przyspieszyć algorytmy uczenia maszynowego i poprawić ich wydajność.
Z bardzo praktycznego punktu widzenia wyniki przypominają nam o częstszym łamaniu rutyny i poszukiwaniu nowych doświadczeń, aby być lepszymi uczniami.
# # #
Publikacja
Morrens i in. 2020. Dopamina wywołana wskazówką sprzyja warunkowej reakcji podczas nauki. Neuron
Finansowanie
Finansowanie pochodziło z HFSP, EC Marie Curie i FWO.
;