Mozek upravuje rychlost učení v závislosti na prostředí

Pokaždé, když dostaneme zpětnou vazbu, mozek aktualizuje své znalosti a chování v reakci na změny v prostředí. Pokud však v prostředí panuje nejistota nebo volatilita, musí být celý proces upraven.

V nové studii vědci z Dartmouthu zjistili, že pro všechno, co děláme, neexistuje jediná rychlost učení, protože mozek si může své rychlosti učení samočinně upravovat pomocí synaptického mechanismu zvaného metaplasticity.

Zjištění vyvracejí teorii, že mozek se vždy chová optimálně. O tom, jak mozek upravuje učení, se již dlouho myslelo, že je poháněn systémem odměňování mozku a jeho cílem je optimalizovat odměny získané z prostředí nebo kognitivnějším systémem odpovědným za učení struktury prostředí.

Zjištění studie jsou zveřejněna v Neuron.

Vědci vysvětlují, že synapse jsou spojení mezi neurony v mozku a jsou odpovědné za přenos informací z jednoho neuronu do druhého.

Pokud jde o volbu při hodnocení potenciálních odměn, vaše naučená hodnota konkrétní možnosti, odrážející to, jak se vám něco líbí, je uložena v určitých synapsích. Pokud po výběru konkrétní možnosti získáte pozitivní zpětnou vazbu, mozek zvýší hodnotu této možnosti tím, že zesílí související synapse.

Naproti tomu, pokud je zpětná vazba negativní, tyto synapse se stávají slabšími. Synapse však mohou také procházet úpravami, aniž by se měnilo, jak přenášejí informace prostřednictvím procesu zvaného metaplasticity.

Předchozí studie naznačují, že mozek se spoléhá na specializovaný systém pro sledování nejistoty v prostředí, aby upravil rychlost učení. Autoři této studie však zjistili, že k vyladění učení podle nejistoty ohledně odměny v daném prostředí postačuje samotná metaplasticita.

"Jedním z nejsložitějších problémů učení je, jak se přizpůsobit nejistotě a rychlým změnám, ke kterým v prostředí dochází." Je velmi vzrušující zjistit, že synapse, nejjednodušší výpočetní prvky v mozku, mohou poskytnout robustní řešení těchto výzev, “uvedla doktorka Alireza Soltani, odborná asistentka psychologických a mozkových věd.

"Samozřejmě takové jednoduché prvky nemusí poskytovat optimální řešení, ale zjistili jsme, že model založený na metaplasticitě může vysvětlit skutečné chování lépe než modely založené na optimalitě," dodal.

Tato studie ukazuje, že učení lze přizpůsobit sami a nevyžaduje výslovnou optimalizaci nebo úplnou znalost prostředí. Autoři navrhují možné praktické důsledky svých zjištění.

U anomálií chování, jako je závislost, kde se synapse nemusí flexibilně přizpůsobovat, může být zapotřebí pečlivěji navržená zpětná vazba, aby byl systém opět plastický, což ilustruje, jak metaplasticita může mít širší význam.

Zdroj: Dartmouth College / EurekAlert