Мозок регулює швидкість навчання залежно від середовища

Щоразу, коли ми отримуємо зворотний зв’язок, мозок оновлює свої знання та поведінку у відповідь на зміни в навколишньому середовищі. Однак, якщо в навколишньому середовищі існує невизначеність або нестабільність, весь процес повинен бути скоригований.

У своєму новому дослідженні дослідники Дартмута виявили, що для всього, що ми робимо, не існує єдиного рівня навчання, оскільки мозок може самостійно регулювати свої показники навчання за допомогою синаптичного механізму, званого метапластичністю.

Результати спростовують теорію про те, що мозок завжди поводиться оптимально. Здавна вважалося, що мозок налаштовує навчання, що визначається системою винагороди мозку та її метою оптимізувати винагороди, отримані від навколишнього середовища, або більш пізнавальною системою, відповідальною за вивчення структури навколишнього середовища.

Результати дослідження опубліковані в Нейрон.

Дослідники пояснюють, що синапси - це зв’язок між нейронами мозку і відповідають за передачу інформації від одного нейрона до іншого.

Коли справа доходить до вибору при оцінці потенційних винагород, ваша вивчена цінність конкретного варіанту, відображаючи, наскільки вам щось подобається, зберігається в певних синапсах. Якщо ви отримаєте позитивні відгуки після вибору конкретного варіанту, мозок збільшує цінність цього варіанту, роблячи пов'язані з цим синапси сильнішими.

На відміну від них, якщо відгук негативний, ці синапси стають слабшими. Однак синапси можуть також зазнавати модифікацій, не змінюючи способу передачі інформації за допомогою процесу, званого метапластичністю.

Попередні дослідження припускали, що мозок покладається на спеціальну систему моніторингу невизначеності в навколишньому середовищі для регулювання темпу навчання. Однак автори цього дослідження виявили, що однієї метапластичності достатньо для точного налаштування навчання відповідно до невизначеності щодо винагороди в даному середовищі.

“Однією з найскладніших проблем у навчанні є те, як пристосуватись до невизначеності та швидких змін, що відбуваються в навколишньому середовищі. Дуже захоплююче виявити, що синапси, найпростіші обчислювальні елементи мозку, можуть забезпечити надійне рішення для таких викликів », - сказала доктор Аліреза Солтані, доцент кафедри психологічних та мозкових наук.

"Звичайно, такі прості елементи можуть не запропонувати оптимального рішення, але ми виявили, що модель, заснована на метапластичності, може пояснити реальну поведінку краще, ніж моделі, засновані на оптимальності", - додав він.

Це дослідження демонструє, що навчання може бути саморегульованим і не вимагає явної оптимізації або повного знання навколишнього середовища. Автори пропонують потенційні практичні наслідки своїх висновків.

Для поведінкових аномалій, таких як наркоманія, де синапси можуть не адаптуватися гнучко, можуть знадобитися більш ретельно розроблені відгуки, щоб зробити систему знову пластичною, ілюструючи, як метапластичність може мати більш широке значення.

Джерело: Дартмутський коледж / EurekAlert