Diferenţa dintre creierul unui expert şi al unui începător

Folosind un microscop imagistic cu doi fotoni şi o multitudine de instrumente genetice, cercetătorii americani şi britanici de la Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL), Columbia University, University College London şi Flatiron Institute au descoperit că reţelele neuronale devin mai concentrate pe măsură ce şoarecii se descurcă mai bine la îndeplinirea unei sarcini antrenate, potrivit Science Daily.

„Am înregistrat activitatea a sute de neuroni, în acelaşi timp, şi am analizat ce au făcut neuronii pe parcursul învăţării. Nimeni nu ştia cum animalele sau oamenii învaţă structura unei sarcini şi cum activitatea neuronală suportă acest lucru”, afirmă Anne Churchland, profesor asociat în cadrul CSHL. 

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

Echipa internaţională de cercetători a început să antreneze şoarecii de laborator în privinţa luării deciziilor pe baza percepţiei. Şoarecii au fost expuşi la stimuli multisenzoriali sub forma unei secvenţe comune de clicuri şi sclipiri. Sarcina lor a fost de a le transmite cercetătorilor dacă acestea aveau loc într-un ritm mai mare sau mai mic, lingând unul dintre cele trei picurătoare de apă din faţa lor. Rozătoarele au lins ţeava din mijloc la începutul procesului, pe una laterală pentru a raporta un ritm mai mare şi pe cea din partea opusă pentru un ritm mai scăzut. Atunci când şoarecii luau decizia corectă primeau o recompensă.

„Majoritatea studiilor pe luarea deciziei s-au axat pe perioada în care animalele erau deja experte, dar noi am fost capabili să vedem cum ei au ajuns la acest statut, prin măsurarea neuronilor din creierul lor pe tot parcursul învăţării”, a afirmat Anne Churchland, autoarea principală a cercetării. „Am descoperit că, la toate animalele, învăţarea a avut loc gradual pe parcursul a patru săptămâni. Am descoperit că ceea ce susţine învăţarea este schimbarea activităţii într-o multitudine de neuroni”, a precizat profesoara.

Reţelele neuronale devin mai rafinate pe măsură ce câştigi experienţă

Cercetătorii au decodificat activitatea neuronală prin instruirea unei mici reţele artificiale care foloseşte algoritmi de învăţare automaţi. Colectând datele despre performanţa lor, combinat cu activitatea neuronală, oamenii de ştiinţă au putut să afle că, pe măsură ce animalul devine mai bun la sarcina primită, reţelele sale neuronale au devenit mai rafinate, mai precise şi mai specifice. Totodată, reţeaua artificială a putut prezice deciziile animalelor cu o acurateţe de 90%.

Cercetătorii au descoperit, astfel, că neuronii devin mult mai selectivi în a răspunde unei activităţi asociată cu o anumită sarcină particulară şi încep să reacţioneze mai repede şi în timp mai scurt. „Vor răspunde mult mai puternic înaintea unei alegeri şi mai puţin înaintea celeilalte alegeri”, a explicat Anne Churchland.

Când animalele au început să înveţe, neuronii nu au răspuns până nu a venit timpul de a face alegerea. Pe măsură ce animalele au câştigat experienţă, neuronii au răspuns mult mai repede în avans. 

„Când eşti novice în ceva, creierul tău face diferite lucruri, astfel că neuronii sunt angajaţi în diferite lucruri. Dar când eşti expert, te axezi exact pe ceea ce urmează să faci şi noi am putut înregistra această activitate”, a explicat autoarea principală a cercetării. 

Studiul a fost publicat în jurnalul „Neuron”.

Vă recomandăm să citiţi şi: 

Cercetătorii au descoperit noi zone din creier pe care le folosim atunci când citim

Cele două sisteme din creier ce ajută la prezicerea viitorului

Decizia se formează în creier înainte să fim conştienţi de ea

O regiune din creier suprimă frica

Inteligenţa artificială poate descifra cuvintele

Creierul se poate micşora din cauza stresului. Iată 10 lucruri surpinzătoare despre modul în care funcţionează creierul nostru