Эрл Миллер из Массачусетского технологического института. Фото с сайта www.ekmiller.org

Вероятно, каждый человек время от времени ловит себя на мысли о том, что раз за разом совершает одни и те же ошибки, опровергая тем самым старую максиму, согласно которой "на ошибках учатся". Теперь американские исследователи из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology - MIT, Picower Institute for Learning and Memory) нашли этому феномену вполне рациональное объяснение. Оказывается, клетки нашего мозга гораздо охотнее обучаются тогда, когда мы добиваемся успеха, чем тогда, когда терпим поражение.

30 июля в очередном выпуске научного журнала Neuron ("Нейрон") была опубликована статья Эрла Миллера (Earl K. Miller), Марка Хистеда (Mark Histed) и Аниты Пасупати (Anitha Pasupathy), которые проследили, как меняется выраженность реакций отдельных клеток в ответ на информацию о правильности или ошибочности предпринятых действий. Выяснилось, что когда поведение было более успешным, то клетки лучше настраивались на дальнейшее обучение, при этом отмечалось больше внутренних изменений. А вот после неудач изменений в мозгу практически не наблюдалось - и это при том, что и поведение не корректировалось в лучшую сторону.

Опыты проводились на обезьянах, которых обучали по-разному реагировать на две картинки, случайным образом возникающие на экране компьютера. Животное получало вознаграждение, если смотрело направо, когда появлялась первая картинка, и налево - если появлялась вторая. Методом проб и ошибок обезьяны выясняли, какие действия должны были приводить их к награде. При неправильных ответах в определенных областях мозга "испытуемых" обнаруживались ярко выраженные "сигналы ошибки". И вот сразу после правильного ответа информация обрабатывалась нейронами более четко и эффективно, у обезьян тогда появлялось больше шансов получить следующий правильный ответ (тогда как после ошибки ситуация никак не улучшалась). Другими словами, только после успехов (но не неудач) работа мозга, а следовательно и поведение обезьян может измениться в нужную сторону.

В соответствии с текущими воззрениями нейробиологов, наши мысли и действия получают окончательное оформление в префронтальной коре головного мозга. Все это возникает на основе предыдущего опыта и внутренних имманентных целей того или иного индивидуума. "Транспортные" функции, а также функции познания, контроля, вся ответственность за эмоции при этом возлагается на базальные ганглии (базальные ядра, basal ganglia, комплекс подкорковых нейронных узлов, расположенных в центральном белом веществе полушарий большого мозга). Новая работа показывает, что в эти области мозга, играющие, по мнению ученых, ключевую роль в процессах обучения и запоминания, направляется полная информация о действиях нейронов в процессе обучения. Префронтальная кора и базальные ганглии имеют между собой и остальными частями мозга самые обширные связи, что помогает генерировать краткий нейронный сигнал, оповещающий о том, правильным или неправильным был ответ на предложенный запрос. Непонятным до последнего времени оставалось лишь то, как вся эта переходная активность, которая замирает менее чем за секунду, может оказывать влияние на дальнейшее поведение субъекта.

В новом исследовании была выявлена активность множества нейронов в обоих полушариях мозга, свидетельствующих о том, что информация о поощрении сохраняется дольше - в течение нескольких секунд (в данном случае - четырех-шести секунд) - до принятия следующего решения. Была обнаружена также четкая избирательность реакции, заключавшаяся в более отчетливой реакции на новый вызов в том случае, когда предыдущее решение было правильным (обезьяна получила вознаграждение), и более слабой - если предыдущее решение было ошибочным. После правильного ответа электрические импульсы, которыми обмениваются нейроны, передавались стабильнее и содержали дополнительную информацию.

Эта работа теперь позволит по-новому взглянуть про работу невральных механизмов, отвечающих за обратную связь и за так называемую невральную пластичность - то есть способность мозга изменяться в ответ на воздействие. Все это также имеет большое значение и с точки зрения понимания работы механизмов обучения, что поможет в поисках новых методов лечения, устранения различного рода психических сбоев и т.д.

Источники:
Why we learn more from our successes than our failures - MIT News
Scientists obtain real time snapshot of the learning process - Cell Press
Brain learns more from success not failure - UPI