Kā smadzenes atpazīst mācīšanās modeļus?


Noteiktu modeļu jeb paternu fiksēšana ir svarīga daļa no tā, kā cilvēki mācās un pieņem lēmumus. Pētnieki veikuši novērojumus, sekojot līdzi procesiem, kas notiek cilvēku smadzenēs, kad viņi pirmo reizi fiksē tikko saņemtu informāciju.


Kāds bija šī pētījuma dizains? Pētnieki demonstrēja pētījuma dalībniekiem 50 sērijas ar 12 attēliem, kas ietvēra dažādas trīs fotogrāfiju kombinācijas -- rokas, seju un ainavu. Reizēm tika rādīti attēli noteiktā kārtībā un reizēm - nejaušā secībā. Dalībniekiem bija jāizsaka viedoklis, kurš attēls, viņuprāt, būs nākamais. Tika mērīta smadzeņu aktivitāte, kas parādīja, kuras smadzeņu daļas ir aktīvas, kad viņi izvēlējās fotogrāfiju, kas, pēc viņu domām, parādīsies nākamreiz.


“Mēs varējām redzēt, kuras smadzeņu daļas tiek aktivizētas, kad dalībnieki piefiksēja, ka pastāv noteikta attēlu secība vai kad saprata, ka nekādas sistēmas nav,” saka Jans Krajbičs (Ians Krajbich), Ohaio štata Universitātes Psiholoģijas un Ekonomikas katedras profesors.


Krajbičs veica pētījumu kopā ar Arkadiju Konovalovu (Arkady Konovalov), pētnieku Cīrihes Universitātē, kurš ieguvis doktora grādu Ohaio Universitātē. Pētījums lasāms zinātnes žurnālā Neurons.


Cilvēki visu laiku cenšas fiksēt modeļus apkārtējā vidē, jo tas atvieglo mācīšanos. Piemēram, ja jums tiek dotas norādes, kur jābrauc nepazīstamā pilsētā, varat mēģināt iegaumēt katru pagriezienu. Ja automašīnā ir digitālais ceļvedis, kas saka priekšā, piemēram, pagriezties pa kreisi, pēc tam pa labi, tad pa kreisi, tad pa labi, to būs vieglāk atcerēties.


Pētījuma dalībniekiem tika lūgts nospiest pogu, tiklīdz viņi nosprieduši, ka zina, kurš no trim attēliem tiks parādīts. Tas bija jādara pēc iespējas ātrāk. Dalībnieki nopelnīja naudu par pareizām atbildēm un, jo ātrāk viņi reaģēja, jo vairāk nopelnīja.

“Tad, kad pētījuma dalībnieki bija izdomājuši, ka zina attēlu demonstrēšanas kārtību, viņi reaģēja ātrāk, un mēs varējām redzēt, kā tas atspoguļojas viņu smadzenēs,” saka pētnieki.

Zinātnieki iepriekš bija pētījuši cita veida mācību modeli, ko dēvē par probabilistisko jeb varbūtības modeli.


Saskaņā ar varbūtības modeli, cilvēki mācās, nosakot notikuma iespējamību pēc kāda cita notikuma. Piemēram, izlases sporta komanda pēc zaudējuma parasti uzvar divās no trim nākamajām spēlēm. Taču tas neizskaidro šos apstākļus.

“Cilvēki mūsu pētījumā ne tikai prognozē notikumu – šai gadījumā fotogrāfijas, kas parādīsies nākamajā rādīšanas epizodē. Viņi savā prātā izstrādā noteikumus, kas vada viņu lēmumu pieņemšanu un padara šos lēmumus tos ātrākus un precīzākus", saka Konovalovs.


Šai pētījumā tā dalībnieki saskārās ar nenoteiktību - viens no nenoteiktības veidiem bija jautājums par to, kurš attēls būs nākamais. Otra neskaidrība bija saistīta ar to, vai attēlu kombinācijās slēpjas kāds noteikts paterns. Kad dalībnieki risināja šo jautājumu, tika aktivizēta cita smadzeņu daļa — ventromediālā prefrontālā garoza. Šī smadzeņu daļa, kā pierādīts citos pētījumos, kas saistīta ar atlīdzības mehānismiem. Vēl viena smadzeņu daļa, kas bija īpaši aktīva, ir hipokamps, kas cieši saistīts ar emociju izjušanu.

“Mēs turpināsim pētījumus, lai saprastu, kuras smadzeņu daļas palīdz mums prognozēt labāk un ātrāk,” teic Krajbičs.


Avots: Arkady Konovalov, Ian Krajbich. Neurocomputational Dynamics of Sequence Learning. Neuron, 2018.

 +371 27771821