1 3 月, 2024

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利用负面曝光的力量强化学习

利用负面曝光的力量强化学习

概括: 在小鼠身上,研究人员发现被动暴露与主动训练相结合可以显着增强学习过程。 这项研究表明,被动接触声音或语言等刺激如何帮助大脑形成基本表征,使主动学习更加高效。

这些结果与之前的人类研究结果一致,表明低强度的被动接触和主动训练相结合可以更快地掌握新技能,例如学习乐器或外语。

关键事实:

  1. 除了主动训练之外,被动暴露于声音的小鼠学会更快地将声音与奖励联系起来。
  2. 人工神经网络模拟表明,负面暴露会在大脑中产生刺激的基本表征。
  3. 该研究的见解与人类研究一致,表明被动暴露和主动训练的结合方法可以增强复杂技能的学习。

来源: 俄勒冈州立大学

俄勒冈大学对老鼠的最新研究表明,学习一项新技能需要随着时间的推移刻意练习,但被动接触手头的话题有助于加快这个过程。

这一发现建立在之前对人类的研究基础上,表明负面暴露如何成为一种有价值的学习工具。 它有助于说明观看外语电影如何补充语法练习和词汇抽认卡,或者聆听专业钢琴协奏曲的录音如何帮助崭露头角的音乐家提高自己的技能。

通过负面暴露,大脑会准备好更快地建立这些联系。 图片来源:神经科学新闻

俄勒冈大学神经科学家詹姆斯·默里 (James Murray) 和同事圣地亚哥·哈拉米洛 (Santiago Jaramillo) 共同领导了这项研究,他表示,这项研究进一步深入了解了这种效应背后的潜在大脑机制,帮助科学家理解为什么负面暴露如此强大。艺术。 还有科学。

“因为研究啮齿类动物大脑内部发生的事情比研究人类大脑内部发生的事情容易得多,所以研究主动训练和被动暴露如何影响小鼠的学习,为研究它们之间相互作用的神经机制开辟了令人兴奋的可能性,”默里添加。

研究人员在杂志上发表的一篇论文中描述了他们的发现 电子生活

为了研究小鼠如何学习,研究人员训练它们根据音高上下滑动的音调,在特定位置伸手去获取奖励。 所有小鼠都接受了积极的训练方案,它们收到了有关其表现的反馈,以便它们知道自己是否做出了正确的选择。 一些小鼠也受到被动暴露,在不参与任务时听到声音。

研究人员表明,被动暴露于声音的老鼠除了受到主动训练外,还学会了如何更快地找到奖励。 被动暴露是在训练开始时发生还是在主动训练期间小部分散布似乎并不重要。

接下来,为了更好地了解学习在大脑中如何发生,研究人员在学习任务的模拟版本上训练和测试了不同的人工神经网络。 神经网络是一种机器学习算法,以模仿大脑处理信息的方式处理信息。

人工神经元代表真实的神经元,学习是通过调整这些神经元之间的连接强度来进行的。 它不是大脑的直接复制品,但它可以用来生成假设,然后可以通过实验进行测试。

建模表明,被动暴露于刺激为大脑奠定了基础,创建了该刺激的微妙表示,捕捉了其最突出的特征,就像在深入细致的绘画之前绘制铅笔轮廓一样。 然后,在主动学习过程中,大脑将刺激与特定行为联系起来。 通过负面暴露,大脑会准备好更快地建立这些联系。

未来,该团队希望在类似的学习任务中记录小鼠的大脑活动,看看他们的预测是否成真。

研究人员指出,虽然这项研究是在小鼠身上进行的一项简单任务,但这些发现也可能对人类更复杂的学习产生影响。 该研究的合著者梅丽莎·比斯-伯克(Melissa Bice-Burke)曾是俄勒冈大学的语言学家,现就职于芝加哥大学,她发表的研究表明被动接触如何帮助成年人更好地理解新的语音。

默里说:“结合梅丽莎和她的合作者之前在人类身上的工作,我们的结果表明,在小鼠和人类中,通过将低努力的被动暴露与主动训练相结合,可以相对较少的努力达到一定的表现阈值。”

“这种见解可能对人类学习乐器或第二语言有用,尽管需要做更多的工作来更好地理解这如何应用于更复杂的任务以及如何优化将被动接触与主动训练相结合的训练计划。”

关于学习和神经科学研究的新闻

作者: 劳雷尔锤子
来源: 俄勒冈州立大学
沟通: 劳雷尔·哈默斯 – 俄勒冈大学
图片: 图片来源:神经科学新闻

原始搜索: 开放访问。
被动接触与任务相关的刺激可以增强分类学习“詹姆斯·默里等人。 电子生活


总结

被动接触与任务相关的刺激可以增强分类学习

学习执行认知决策任务通常是通过认真的练习和反馈来实现的。

在这里,我们研究了被动暴露于与任务相关的刺激(相对容易且不需要反馈)如何影响主动学习。

首先,我们使用不同的时间表结合被动暴露和主动训练来训练老鼠进行合理的分类任务。

接受被动暴露的老鼠表现出更快的学习速度,无论这种暴露是完全发生在主动训练之前还是分散在主动训练之间。

然后,我们训练具有不同架构和学习规则的神经网络模型来执行任务。 利用刺激的统计特​​性通过被动暴露期间的无监督学习来增强数据可分离性的网络提供了行为观察的最佳解释。

我们还发现,在重叠的时间表中,被动暴露和主动训练的体重更新之间的一致性增加,因此一些重叠的课程可以与主动训练之前长时间被动暴露的时间表一样有效,这与我们的行为观察结果一致。

这些发现为设计有效的培训计划提供了重要的见解,该计划将主动学习和被动暴露在自然和人工系统中结合起来。

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