Noutatea accelerează învățarea datorită activării dopaminei (2020)

LINK

Oamenii de știință ai creierului, conduși de Sebastian Haesler (NERF, împuterniciți de IMEC, KU Leuven și VIB) au identificat un mecanism cauzal al modului în care stimulii noi promovează învățarea. Noutatea activează direct sistemul dopamină, care este responsabil pentru învățarea asociativă. Rezultatele au implicații pentru îmbunătățirea strategiilor de învățare și pentru proiectarea algoritmilor de învățare automată.

Noutatea și învățarea

Un tip fundamental de învățare, cunoscut sub numele de învățare asociativă, este observat în mod obișnuit la animale și oameni. Ea implică asocierea unui stimul sau a unei acțiuni cu un rezultat pozitiv sau negativ. Învățarea asociativă stă la baza multor comportamente de zi cu zi: recompensăm copiii pentru că își fac temele, de exemplu, sau limităm timpul de televiziune dacă se comportă greșit.

Oamenii de știință știau încă din anii 1960 că noutatea facilitează învățarea asociativă. Cu toate acestea, mecanismele din spatele acestui fenomen au rămas necunoscute.

„Lucrările anterioare au sugerat că noutatea ar putea activa sistemul dopaminei din creier. Prin urmare, am crezut că activarea dopaminei ar putea promova și învățarea asociativă. ” spune prof. Sebastian Haesler, care a condus studiul.

Stârnind noutatea

Pentru a demonstra că această noutate activează într-adevăr neuronii dopaminici, cercetătorii au expus șoarecii atât mirosurilor noi, cât și familiare.

„Când șoarecii miros un stimul nou, ei devin foarte entuziasmați și încep să adulmece foarte repede. Acest comportament natural, spontan oferă o citire excelentă pentru percepția noutății. ” explică dr. Cagatay Aydin, postdoc în grupul lui Sebastian Haesler. Odată cu experimentele efectuate pe șoarece, echipa a confirmat că neuronii dopaminergici au fost activați de mirosuri noi, dar nu și de cei familiari.

Într-o a doua etapă, șoarecii au fost antrenați să asocieze mirosurile inedite și familiare cu recompensa.

„Când am blocat în mod specific activarea dopaminei prin stimuli noi în doar câteva studii, învățarea a fost încetinită. Pe de altă parte, stimularea neuronilor dopaminari în timpul prezentării stimulilor familiari a accelerat învățarea. ” spune Joachim Morrens, doctorand în grup.

Valoarea noutății

Constatările demonstrează că activarea dopaminei prin stimuli noi promovează învățarea. În plus, acestea oferă sprijin experimental direct pentru un grup de cadre teoretice în informatică, care încorporează un „bonus de noutate” pentru a explica efectul benefic al noutății. Încorporarea unui astfel de bonus poate accelera algoritmii de învățare automată și le poate îmbunătăți eficiența.

Dintr-o perspectivă foarte practică, rezultatele ne amintesc să ne rupem mai des de rutina noastră și să căutăm experiențe inedite pentru a fi studenți mai buni.

# # #

Publicare

Morrens și colab. 2020. Dopamina evocată de Cue promovează reacția condiționată în timpul învățării. Neuron

Finanțare

Finanțarea a fost de la HFSP, EC Marie Curie și FWO.