Исследование: неопределенность помогает учиться

Дейол Ли, профессор нейробиологии, психиатрии и психологии в Йельском университете, объясняет, что мозг не учится постоянно, а определяет, необходимо ли обучение в данной ситуации. Когда ситуация предсказуема, мозгу не надо работать много. Когда обстоятельства постоянно меняются, он работает усерднее. Поэтому, чтобы стимулировать мозговую активность и больше учиться, надо искать новые ситуации. Новое постоянно меняющееся окружение увеличивает способность мозга воспринимать информацию, пишет Quartz.

Чтобы выяснить, как мозг получает новую информацию и зависит ли этот процесс от контекста, ученые провели два эксперимента с обезьянами, в одном из которых обстановка менялась, а во втором – нет. Во время эксперимента ученые измеряли нейронную активность мозга обезьян в трех участках префронтальной коры.

В «нестабильном» тесте обезьянам предлагали выбрать между красной и зеленой кнопками. При нажатии красной цели обезьяна получала порцию сока в 80% случаев, а при выборе зеленой – в 20%. После 20-40 попыток ученые меняли кнопки местами. Обезьяны должны были вспомнить, что они выбирали в прошлый раз и получали ли награду, а потом определить более выгодную кнопку в данный момент.

Для моделирования устойчивой ситуации ученые использовали оранжевые и голубые кнопки с вероятностью награды 80% на 20%. В этом эксперименте обстоятельства не менялись. Как только животное понимало, что оранжевая цель приносит награду в 80% случаев, оно могло игнорировать информацию о прошлых выборах как неважную.

Чтобы усложнить эксперимент, ученые сделали визуальные подсказки, которые показывали, сколько сока можно получить при нажатии кнопки. Они предположили, что в таком случае обезьяны будут иногда выбирать кнопку с меньшей вероятностью награды, но с большей порцией сока, то есть будут рисковать ради большего вознаграждения. Так и произошло – животные иногда выбирали кнопку с вероятностью выигрыша 20% в надежде получить больше сока.

Во время экспериментов ученые записывали активность нейронов в трех участках префронтальной коры, ответственных за выбор и вознаграждение. Во всех трех участках активность была сильнее в изменяющихся ситуациях, когда обезьянам приходилось учиться.

Неопределенность и изменчивость значительно повлияли на то, сколько информации о выборах и результатах обрабатывал мозг. «Когда окружение нестабильно, то есть когда животное должно учиться, сигналы, относящиеся к предыдущим выборам и результатам (например, был ли выбор правильным и была ли получена награда), сильнее влияли на активность нейронов в префронтальной коре. Из этого можно заключить, что таким образом мозг изменяет интенсивность обучения в зависимости от изменчивости и неопределенности ситуации», – говорит Ли.

Исследование показало, что мозг человека учится лучше в ситуациях неопределенности. Неопределенность активирует мозг, заставляет вспоминать прошлый опыт и выбирать нужную информацию для предсказания результатов. Мозг похож на игрока в азартные игры. Он делает ставки на результаты, предсказывая, что произойдет, если сделать конкретный выбор. Если действительный результат отличается от ожидаемого, мы добавляем новую полученную информацию, чтобы повысить точность предсказаний в будущем.