„Deconectarea” ar putea fi benefică și ne-ar putea ajuta să învățăm mai repede

„Deconectarea” ar putea fi benefică. Rătăcirea aparent fără scop printr-un oraș sau explorarea unui mall nou poate părea o activitate inutilă, dar o nouă cercetare realizată la Janelia Research Campus al HHMI (SUA) sugerează că acest tip de comportament are un rol esențial în procesul de învățare al creierului.

Prin înregistrarea simultană a activității a zeci de mii de neuroni, o echipă de oameni de știință din laboratoarele Pachitariu și Stringer a descoperit că învățarea poate avea loc chiar și în absența unor sarcini sau obiective clare.

• A fost descoperită o legătură surprinzătoare între furtunile solare și cutremure
• Oamenii de știință programează bacterii pentru a devora tumorile canceroase

„Deconectarea” ar putea fi benefică și ne-ar putea ajuta să învățăm mai repede. Studiul arată că, în timp ce animalele își explorează mediul, neuronii din cortexul vizual (regiunea creierului care procesează informațiile vizuale) codifică caracteristici ale lumii înconjurătoare pentru a construi un model intern al realității. Acest model poate accelera învățarea atunci când apare o sarcină concretă.

Studiul a fost publicat în revista Nature.

„Deconectarea” ar putea fi benefică pentru învățare

„Chiar și atunci când visezi cu ochii deschiși sau te plimbi fără să te gândești la ceva anume, creierul tău probabil lucrează intens pentru a te ajuta să memorezi unde te afli și să organizezi lumea din jurul tău. Asta pentru ca, în momentul în care trebuie să fii atent și să acționezi, să fii pregătit să dai tot ce ai mai bun”, explică Marius Pachitariu, lider de grup la Janelia.

Echipa, condusă de postdoctorandul Lin Zhong, a conceput experimente în care șoarecii alergau prin coridoare virtuale cu texturi vizuale variate, similare cu cele întâlnite în lumea reală. Unele dintre aceste texturi erau asociate cu recompense, altele nu. După ce șoarecii învățau regulile experimentului, cercetătorii schimbau subtil textura și prezența recompensei.

După săptămâni de experimente, echipa a observat modificări în activitatea neuronală din cortexul vizual al animalelor, dar nu reușea să explice complet plasticitatea neuronală observată, adică schimbările în ceea ce privește conexiunile dintre neuroni care permit învățarea și memorarea.

„Cu cât ne gândeam mai mult, cu atât ne întrebam: oare chiar e nevoie de o sarcină explicită pentru ca învățarea să aibă loc? Este foarte posibil ca o mare parte din plasticitate să apară doar prin explorarea liberă a mediului”, spune Pachitariu, citat de Medical Xpress.

Atunci când au testat explicit această idee a învățării nesupravegheate, cercetătorii au descoperit că anumite regiuni din cortexul vizual codificau trăsături vizuale chiar și în absența unui antrenament sau a unei sarcini. Iar când se introducea o sarcină, alte regiuni ale cortexului deveneau active.

Mai mult, șoarecii care exploraseră liber coridorul virtual timp de câteva săptămâni au învățat mult mai repede să asocieze texturile cu recompensele decât cei care fuseseră antrenați direct doar pe sarcină.

O nouă înțelegere a procesului prin care creierul învață

„Asta înseamnă că nu ai întotdeauna nevoie de un profesor care să te învețe; poți învăța despre mediu și inconștient, iar acest tip de învățare te poate pregăti pentru viitor. A fost o surpriză totală. Fac experimente comportamentale din timpul doctoratului și nu m-aș fi așteptat ca fără antrenament să observăm exact aceleași schimbări neuronale”, spune Lin Zhong.

Noile descoperiri arată că diferite regiuni din cortexul vizual sunt responsabile pentru tipuri distincte de învățare: explorarea liberă generează învățare nesupravegheată, iar sarcinile concrete activează învățarea supravegheată. Cercetătorii sugerează că, în timpul învățării, creierul ar putea folosi ambele tipuri de algoritmi în paralel, unul pentru a extrage informații din mediu și altul pentru a le atribui sens.

Aceste concluzii oferă perspective noi asupra modului în care se produce învățarea în creier. Dacă până acum cercetarea cortexului vizual se axa în special pe învățarea supravegheată, noul studiu deschide o cale de a investiga cum interacționează diferitele tipuri de învățare și cum se integrează modelele vizuale cu cele spațiale din alte regiuni cerebrale.

„Este o invitație de a studia algoritmii de învățare nesupravegheată din creier. Iar dacă aceasta este modalitatea principală prin care învățăm, mai degrabă decât prin instrucțiuni și obiective clare, atunci trebuie să începem să ne concentrăm și pe această parte”, spune Pachitariu.

Studiul a fost posibil datorită sprijinului oferit de echipele tehnice de la Janelia și a mezoscopului, un instrument care le-a permis cercetătorilor să înregistreze activitatea a până la 90.000 de neuroni simultan, deschizând calea către descoperiri de amploare.

„Faptul că un singur laborator poate desfășura proiecte la această scară este ceva ce doar aici este posibil. Iar asta ne oferă libertatea de a explora întrebări noi chiar și fără un plan clar de la început”, conchide Pachitariu.

Vă recomandăm să citiți și:

Este adevărat că retinolul inversează semnele îmbătrânirii? Iată ce spune știința!

Este adevărat că împărțim 60% din ADN cu bananele?

De ce ne gâdilăm? Oamenii încearcă să afle de 2.000 de ani

Inteligența Artificială distruge șansele Generației Z să mai aibă o carieră profesională