Исследование ЭЭГ показывает, как мозг определяет структуру и правила при обучении

Структуры контекста и правил есть везде. Они позволяют пользователю iPhone, который переключается на телефон Android, например, рассуждать, что затемнение экрана потребует нахождения значка «настройки», который, вероятно, приведет к ползунку управления «яркостью». Но когда контекст меняется, негибкое обобщение может временно сбить с толку человека — как турист из небольшого городка, который встречает незнакомцев на улицах Нью-Йорка.

При некоторых нарушениях обучения, связанных с развитием, весь процесс вывода абстрактных структур может быть нарушен.«Мир имеет тенденцию быть организованным, и поэтому мы, вероятно, со временем выработаем предварительные [представления] о том, что будет структура», — сказала Энн Коллинз, научный сотрудник отдела когнитивных, лингвистических и психологических наук в Браун и Ведущий автор исследования опубликовал 25 марта в Journal of Neuroscience. «Когда мир организован, вы просто уменьшаете объем того, что вам нужно узнать, имея возможность обобщать ситуации, в которых одни и те же вещи обычно происходят вместе. Обобщение эффективно, если есть структура, а обычно есть структура . "Воображаемые правилаЧтобы измерить, как это явление проявляется в мозге, Коллинз и ее коллеги использовали массивы электродов ЭЭГ для записи активности лобной коры головного мозга 35 добровольцев, когда они учились и выполняли некоторые, казалось бы, простые задачи.

Все, что нужно было сделать испытуемым, — это посмотреть на фигуры разного цвета и научиться нажимать правильные кнопки в ответ. Затем они перешли к двум аналогичным задачам с новыми наборами цветов или форм.Экспериментальный трюк заключался в том, что в исходной задаче не было реальной структуры контекста и правил: люди могли просто узнать, какую кнопку нажимать для каждой уникальной комбинации цвета и формы. Однако люди были вольны предположить, что вместо этого либо измерение цвета, либо формы будет обозначать конкретный контекст, указывающий, как действовать в ответ на другое измерение.

Эта изобретенная иерархическая структура позволила бы им изучить начальную задачу, но эксперимент был разработан таким образом, чтобы изучение его таким образом помогло облегчить изучение последующих задач в одних условиях (те, которые имели ту же структуру, что и ранее), и сложнее в других. .В целом участники склонны вывести структуру правил, причем около половины из них (18 из 35) придумывали правила, продиктованные контекстом цвета, в то время как другая половина принимала правила, основанные на контексте формы.Ощутимые сигналы

Получив эти поведенческие результаты, исследователи могли затем просматривать данные ЭЭГ, записанные одновременно, и искать активность, связанную с формированием этих структур правил в областях лобной коры. Они проинформировали свое исследование с помощью вычислительной модели познания, которая предсказывала следующую закономерность: испытуемые сначала формулируют свое представление о структуре задачи в префронтальной коре (ближе ко лбу), а затем формулируют план движения, чтобы нажать предполагаемую правильную кнопку в часть мозга немного дальше назад (премоторная кора).Показания ЭЭГ подтвердили это предсказание с точной корреляцией между временем (и менее точно местоположением) мозговой активности и поведения.

Исследователи смогли определить по показаниям ЭЭГ, а не только по результатам поведения, какие контекстные субъекты представляли себе: форму или цвет.Индивидуальная вариация

Не все были одинаковыми. Люди показали значительные индивидуальные различия. Степень активности формирования структуры в мозге коррелировала со степенью, в которой люди применяли структуру, которую они вообразили, для решения последующих задач.

«В нейронных данных есть предсказуемые сигнатуры, которые показали, что если бы их мозг представлял структуру так, как мы могли бы предсказать из наших моделей и поведенческих экспериментов, то они с большей вероятностью смогут использовать это, когда это будет полезно впоследствии. в новой среде ", — сказал Майкл Франк, доцент когнитивных, лингвистических и психологических наук и автор статьи. «В организации префронтальной коры есть что-то, что облегчает поиск этих структур и способность их обобщать».Исследование предлагает новую информацию об основах нейробиологии познания и обучения, но Фрэнк также выдвигает гипотезу, что результаты могут быть ценными, если их применить к изучению проблем с обучаемостью.

«До сих пор мы изучали только молодых, здоровых людей, но есть некоторый потенциал для использования различий между людьми в тенденции к обнаружению структуры и для их мозга, чтобы искать это — [потенциал], чтобы понять, что происходит в некоторые расстройства, при которых люди часто не думают более абстрактно, что позволяет им обобщать свое поведение », — сказал Фрэнк.


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *