Исследование показывает, как мозг получает знания через наблюдение

У людей есть много способов научиться делать что-то новое. Одним из таких способов является наблюдение: наблюдать, как другой человек выполняет задание, а затем делать то, что он сделал. Подумайте о ребенке, который учится «взрослеть», наблюдая за своими родителями, которые платят за продукты или звонят по телефону.

Существует два типа наблюдательного обучения: имитация и эмуляция. Подражание(имитация) – это когда один человек копирует поведение другого человека для достижения той же цели. Например, когда вы смотрите номера, которые набирает человек для открытия сейфа, чтобы вы тоже могли его открыть. Эмуляция возникает, когда кто-то наблюдает, как другой человек достигает цели, а затем работает над достижением той же цели, не копируя действия другого человека. В этом случае вы можете наблюдать, как человек открывает сейф, увидеть, что внутри есть ценные вещи, а затем разрезать его пилой.

Новое исследование, проведенное в Калифорнийском технологическом институте, показало, как мозг выбирает между двумя нейронными системами, ответственными за каждый из этих видов обучения. Исследование, которое опубликовано недавно в журнале Neuron, впервые показывает, как мозг выбирает, какую стратегию использовать, когда сталкивается с задачей наблюдательного обучения. Исследование было проведено Кэролайн Шарпантье, докторантом в области неврологии, работающей в лаборатории Джона О’Доэрти.

«В зависимости от контекста иногда имитация работает лучше, а иногда эмуляция более надежна. Здесь мы хотели показать, может ли мозг отслеживать обе стратегии параллельно и адаптивно выбирать лучшую стратегию в данном контексте», – говорит Шарпантье.

В исследовании участники были помещены в аппарат с функциональной магнитно-резонансной томографией (фМРТ), чтобы можно было контролировать их мозговую активность во время выполнения задачи обучения через наблюдение. Оказавшись в аппарате, они получили виртуальные игровые автоматы, которые выдавали токены трех цветов: красный, зеленый или синий. Только один из этих цветов жетонов имел денежную оценку в данный момент, но участникам не сказали, какой это был цвет. Единственной информацией, которую они предоставили напрямую, была вероятность того, что конкретный игровой автомат выдаст токен определенного цвета.

В большинстве испытаний участников просили наблюдать, как другой человек играет в игровые автоматы, и им говорили, что этот человек полностью знает, какой цвет является ценным. Наблюдая за тем, как другой человек выбирает игровой автомат для игры, он может получить информацию, которая поможет повысить его шансы на получение ценного жетона, когда наступит его очередь играть.

Однако, поскольку для исследователей было важно определить, какую стратегию наблюдательного обучения участники использовали, когда играли в игровой автомат после просмотра хода других людей, исследователи создали два разных сценария испытаний. В одном сценарии участнику было разрешено сыграть в тот же игровой автомат, что и человек, за которым он наблюдал. Поскольку они играли на одном и том же автомате, участник мог имитировать поведение другого человека и, таким образом, заниматься имитационным наблюдательным обучением. В другом сценарии участник не мог играть на том же автомате, что мешало им просто имитировать действия другого игрока и заставляло их использовать стратегию обучения эмуляции.

Шарпантье говорит, что данные МРТ показали, что каждая из этих стратегий коррелировала с активностью в определенных частях мозга.

«Имитация имеет тенденцию полагаться на регионы, которые мы называем зеркальной системой мозга, которая активна, когда кто-то выполняет какое-либо действие, например, захватывает объект со стола, так и когда он просто наблюдает, как кто-то другой выполняет то же действие», – говорит Шарпантье. «Стратегия эмуляции больше соответствовала ментализирующей сети, которая используется для вывода мыслей и целей другого человека или для того, чтобы поставить себя на место другого человека и попытаться подумать, что он будет думать».

Шарпантье добавляет, что, как только исследовательская группа завершила сканирование мозга участников, они смогли построить математическую модель того, как участники учатся у наблюдаемого игрока и выбирают между игровыми автоматами. Модель предполагает, что решение о том, какую стратегию использовать, определяется тем, насколько надежна стратегия эмуляции, и результаты предоставляют доказательства этого сигнала «надежности эмуляции» в нескольких областях мозга.

«Если эмуляция надежна, эти регионы более активны, и эмуляция более вероятна, в то время как если эмуляция ненадежна или слишком неопределенна, эти регионы менее активны, и мы предпочитаем имитацию», – говорит она. «Другими словами, наше поведение представляет собой сочетание обеих стратегий, и мозг может определить, какая из них является лучшей в любой момент времени».

Шарпантье говорит, что в будущем она хотела бы исследовать взаимодействия областей мозга, участвующих в наблюдательном обучении, или их так называемую функциональную связь. Кроме того, она хотела бы увидеть, следует ли мозгу аналогичная модель для выбора между другими типами обучения: например, должен ли человек выбирать между обучением на опыте или обучением на основе наблюдения.

Исследование бесплатно доступно в biorxiv.

Вас также может заинтересовать:

Научно обоснованные советы по улучшению обучения

Как хронический стресс меняет мозг, и что вы можете сделать, чтобы обратить вспять ущерб