Hjärnforskare ledda av Sebastian Haesler (NERF, bemyndigad av IMEC, KU Leuven och VIB) har identifierat en orsaksmekanism för hur nya stimuli främjar inlärning. Nyhet aktiverar direkt dopaminsystemet, som är ansvarigt för associativ inlärning. Fynden har implikationer för att förbättra inlärningsstrategier och för utformningen av maskininlärningsalgoritmer.
Nyhet och lärande
En grundläggande typ av lärande, känd som associativ inlärning, observeras vanligen hos djur och människor. Det involverar associeringen av en stimulans eller en handling med ett positivt eller negativt resultat. Associativ inlärning ligger till grund för många av våra vardagliga beteenden: vi belönar barn för att till exempel göra sina läxor, eller begränsar deras TV-tid om de beter sig illa.
Forskare har vetat sedan 1960-talet att nyhet underlättar associativt lärande. Mekanismerna bakom detta fenomen förblev dock okända.
"Tidigare arbete antydde att nyhet kan aktivera dopaminsystemet i hjärnan. Därför trodde vi att dopaminaktivering också kan främja associativt lärande." säger prof. Sebastian Haesler, som ledde studien.
Sniffar upp nyhet
För att visa att nyhet verkligen aktiverar dopaminneuroner, exponerade forskarna möss för både nya och välbekanta lukter.
"När möss känner en ny stimulans blir de väldigt upphetsade och börjar snusa väldigt snabbt. Detta naturliga, spontana beteende ger en bra avläsning för nyhet." förklarar Dr. Cagatay Aydin, postdoc i gruppen av Sebastian Haesler. Med musexperimenten bekräftade laget att dopaminneuroner aktiverades av nya lukter, men inte av bekanta.
I ett andra steg tränades mössen i att associera nya och bekanta lukter med belöning.
"När vi specifikt blockerade dopaminaktivering av nya stimuli i endast ett fåtal försök, bromsades inlärningen. Å andra sidan accelererade stimulering av dopaminneuroner under presentationen av välbekanta stimuli inlärningen." säger Joachim Morrens, doktorand i gruppen.
Värdet av nyhet
Resultaten visar att dopaminaktivering genom nya stimuli främjar inlärning. De ger vidare direkt experimentellt stöd för en grupp teoretiska ramverk inom datavetenskap, som innehåller en "nyhetsbonus" för att redogöra för den gynnsamma effekten av nyhet. Att införliva en sådan bonus kan påskynda maskininlärningsalgoritmer och förbättra deras effektivitet.
Ur ett mycket praktiskt perspektiv påminner resultaten oss om att bryta våra rutiner oftare och söka nya upplevelser för att bli bättre elever.
# # #
Offentliggörande
Morrens et al. 2020. Cue-framkallat dopamin främjar betingad respons under inlärning. Nervcell
Finansiering
Finansieringen kom från HFSP, EC Marie Curie och FWO.
;
