Новые стимулы ускоряют обучение благодаря активации дофамина

Согласно проведенным исследованиям, новинка напрямую активирует дофаминовую систему, которая отвечает за ассоциативное обучение. Полученные результаты имеют значение для улучшения стратегий обучения и разработки алгоритмов машинного обучения.

Новизна и обучение

Фундаментальный тип обучения, известный как ассоциативное обучение, обычно наблюдается у животных и людей. Он включает в себя связь стимула или действия с положительным или отрицательным результатом. Ассоциативное обучение лежит в основе многих наших повседневных поступков: мы вознаграждаем детей за выполнение домашней работы, например, или ограничиваем их время на просмотр телевидения, если они плохо себя ведут.

Ученые с 1960-х годов знали, что новинка способствует ассоциативному обучению. Однако механизмы, лежащие в основе этого явления, оставались неизвестными.

«Предыдущая работа предполагала, что новинка может активировать систему дофамина в мозге. Поэтому мы думали, что активация дофамина может также способствовать ассоциативному обучению», - говорит профессор Себастьян Хеслер, который руководил исследованием.

Новые запахи

Чтобы продемонстрировать, что новинка действительно активирует дофаминовые нейроны, исследователи подвергали мышей как новым, так и знакомым запахам.

«Когда мыши чувствуют запах нового стимула, они очень взволнованы и начинают очень быстро нюхать. Это естественное, спонтанное поведение обеспечивает отличную информацию для восприятия новизны», - объясняет доктор Кагатай Айдын, из группы Себастьяна Хеслера.

С помощью экспериментов на мышах команда подтвердила, что дофаминовые нейроны были активированы новыми запахами, но не знакомыми. На втором этапе мышей обучали ассоциировать новые и знакомые запахи с вознаграждением.

«Когда мы специально блокировали активацию дофамина новыми стимулами только в нескольких испытаниях, обучение замедлялось. С другой стороны, стимуляция дофаминовых нейронов во время представления знакомых стимулов ускоряла обучение», - говорит Йоахим Морренс, аспирант в группе.

Ценность новизны

Полученные данные показывают, что активация дофамина новыми стимулами способствует обучению. Кроме того, они обеспечивают непосредственную экспериментальную поддержку для группы теоретических основ в области компьютерных наук, которые включают в себя «бонус новизны» для объяснения благотворного эффекта новизны. Включение такого бонуса может ускорить алгоритмы машинного обучения и повысить их эффективность.

С практической точки зрения, результаты напоминают нам о том, что нужно чаще нарушать нашу рутину и искать новый опыт, чтобы стать лучшими учениками, пишет EurekAlert.