Nova studija u Nature Neuroscience pokazuje da za asocijativno učenje nije presudna samo učestalost ponavljanja, već i vremenski razmak između pokušaja. Eksperimenti na miševima su otkrili da duži razmaci izazivaju oslobađanje dopamina posle manjeg broja ponavljanja, čak i pri manjem broju ukupnih nagrada. Nalazi imaju implikacije za razumevanje zavisnosti i za dizajn efikasnijih modela u veštačkoj inteligenciji.
Nova Teorija Učenja Menja Lekcije Pavlovljevog Psa — Vreme Iznad Ponavljanja
Lead image: ArtemisDiana / Shutterstock(Biological Clock and Circadian Rhythm - Internal Alarm Clock - Conceptual Illustration. Credit: ArtemisDiana / Shutterstock.)
Postoji mnogo oblika učenja, a jedan od najosnovnijih je asocijativno učenje — povezivanje signala sa nagradom, kao u klasičnom primeru Pavlovljevog psa. Dosad se verovalo da što češće ponavljamo par signala i nagrade, to brže i bolje učimo. Novo istraživanje objavljeno u časopisu Nature Neuroscience menja tu pretpostavku: pokazuje da je ključna udaljenost između ponavljanja, odnosno koliko je vremena prošlo između pojedinačnih pokušaja.
Šta su uradili istraživači?
Neuronaučnici Vijay Mohan K. Namboodiri i Dennis Burke sa University of California, San Francisco trenirali su miševe da povezuju zvuk sa gutljajem zaslađene vode. Eksperimenti su varirali intervale između pokušaja: jednoj grupi su lekcije bile na svakih 30–60 sekundi, dok je druga grupa čekala 5–10 minuta između ponavljanja. I pored toga što su miševi iz grupe sa dužim razmacima ukupno primili manje nagrada, učili su istom brzinom kao i oni sa češćim ponavljanjima.
„Ispostavilo se da interval između sparivanja signala i nagrade pomaže mozgu da odredi koliko treba naučiti iz tog iskustva,“ rekao je Namboodiri u izjavi.
Kako dopamin ulazi u priču?
Asocijativno učenje delom je posredovano dopaminom — neurotransmiterom povezanom sa nagradom i motivacijom. Istraživači su pratili oslobađanje dopamina u mozgu miševa i otkrili da su oni sa dužim razmacima između pokušaja počeli da oslobađaju dopamin nakon manje ponavljanja nego miševi koji su dobijali češće nagrade. Drugim rečima, „prostornije“ ponavljanje je dalo veću neurohemijsku efikasnost po pokušaju.
U dodatnom eksperimentu su postavili interval od 60 sekundi, ali su jednoj grupi davali nagradu samo u 10% pokušaja. Ta grupa je takođe počela da oslobađa dopamin posle manjeg broja pokušaja — bez obzira na to da li je nagrada stvarno usledila ili ne — što ukazuje da ne samo razmak, već i verovatnoća nagrade menja koliko brzo mozak uči.
Zašto je to važno?
Ovi nalazi menjaju simplifikovanu ideju "vežba čini majstora" time što naglašavaju ulogu vremena i verovatnoće nagrade. Implikacije su široke: od boljeg razumevanja mehanizama zavisnosti (koje takođe uključuju dopamin) do primene u modelima mašinskog učenja, gde bi algoritmi inspirisani ovim principima mogli da uče efikasnije iz manje iskustava.
„Model koji preuzme ono što smo otkrili mogao bi potencijalno da uči brže iz manjeg broja iskustava,“ rekao je Namboodiri. „Za sada, međutim, naši mozgovi mogu da uče mnogo brže od mašina, i ovo istraživanje pomaže da se objasni zašto.“
Studija ne osporava da ponavljanje pomaže učenju, već pokazuje da postoji opadajući prinos na kratkom vremenskom intervalu i da su raspored ponavljanja i verovatnoća nagrade presudni za koliko će mozak 'uzeti' iz svakog iskustva.
Izvor: Nature Neuroscience; originalno objavljeno u Nautilus.
Pomozite nam da budemo bolji.
