В продължение на десетилетия невролозите са приемали, че ученето е преди всичко въпрос на повторение. Човек става по-добър в нещо, като го прави отново и отново, получавайки малки награди по пътя.

Постепенно, чрез натрупания опит, се изгражда дадено умение. Дали наградата е голяма или малка, не е имало особено значение – важна е била практиката. Това предположение е било толкова дълбоко вкоренено в научната област, че никой не се е сетил да го постави под въпрос.

Докато някой не го направил. А резултатите се оказали достатъчно поразителни, за да преобърнат десетилетия на мислене за това как мозъкът учи.

Изследването идва от лабораторията „Дъдман“ в изследователския кампус „Джанелия“ на HHMI и е ръководено от старши научния сътрудник Люк Кодингтън. Откритията вече са променили начина, по който работи самата лаборатория, и могат да променят начина, по който невролозите изучават ученето в по-широк план.

Какво разкрива експериментът

Експерименталната постановка включвала жадни мишки, обучени да изпълняват определена задача. Едната група получавала много малки глътки вода като награда. Другата получавала по-малко на брой, но много по-големи порции вода.

Изследователите сравняват разликата в наградите с това да дадеш на някого едно бонбонче M&M срещу цяла бисквита.

Мишките в групата с малки награди се нуждаели от много дни, за да научат задачата, като им били необходими хиляди повторения, преди да я усвоят. Мишките в групата с големи награди научили същата задача за един ден, след по-малко от десет опита.

По-големи награди, по-бързо учене

Обикновено отделните мишки се учат с много различни темпове – една може да усвои задачата за седмица, докато на друга ѝ е нужен месец, по причини, които не са напълно ясни. При по-големите награди тази вариация изчезнала. Всички животни учели бързо и с приблизително еднакво темпо.

„Като невролози, ние се примиряваме с факта, че ще трябва да обучаваме дадено животно в продължение на няколко седмици и в крайна сметка то ще започне да изглежда така, сякаш знае какво се случва. Но вместо това, сега в рамките на ден, гледам как тези мишки просто се справят перфектно“, кзва Кодингтън.

Връзката с допамина

Механизмът зад този ефект се свежда до допамина – мозъчният химикал, най-често свързван с наградата, мотивацията и ученето. По-големите награди предизвиквали по-силни допаминови реакции.

Ключовото откритие обаче не било само силата на допаминовия сигнал, а неговата продължителност. По-големите награди произвеждали допаминови сигнали, които траели по-дълго, и именно този удължен сигнал изглежда е движещата сила зад ускореното учене.

За да потвърдят това, изследователите изкуствено удължили допаминовите сигнали, свързани с малките награди – имитирайки на практика допаминовия профил на голяма награда. И установили, че ученето се ускорява по същия начин.

Допаминът е свързан с ангажираността

Продължителността на сигнала, а не само размерът на наградата, се оказала критичната променлива. По-дългият допаминов сигнал изглежда действал чрез три различни механизма.

Той помагал на животните да научават повече от всеки отделен опит и да запазват наученото от един ден за следващия. Допаминът също така ги поддържал по-ангажирани по време на всяка тренировъчна сесия.

Последният фактор се оказал и най-големият двигател на индивидуалните различия в скоростта на учене при различните животни.

„Смятаме, че когато правим допаминовите реакции много по-големи в тези експерименти, превръщаме всички „деца“ в нашата „класна стая“ в наистина ангажирани ученици“, казва Кодингтън.Защо никой не е проверил това преди

Значение на проучването

Един от най-забележителните аспекти на тази история е признанието от страна на самата научна общност, че това предположение просто никога не е било тествано.

„Цялата област го прави от десетилетия и го казвам съвсем буквално, никой никога не е проверявал“, казва Джош Дъдман, старши ръководител на лабораторията. Това е напомняне, че някои от най-продуктивните експерименти в науката включват поставяне под въпрос не на трудните проблеми, а на неизследваните допускания.

Практическите последици за неврологичните изследвания са незабавни и реални. Обучението на животни отнема много време, скъпо е и често е най-голямото препятствие при изучаването на сложни поведения.

Ако големите награди могат да намалят обучението от седмици на дни и същевременно да намалят вариабилността между отделните животни, това прави процеса на учене много по-лесен за стриктно изследване.

Лабораторията „Дъдман“ вече е преразгледала собствените си методи. „Това промени начина, по който се извършват повечето от настоящите ни проекти“, казва Дъдман.

Но последиците може да се простират отвъд удобството. Ако мишките могат да бъдат доведени до състояние на истинска ангажираност и бързо учене, те може да са способни да придобият по-сложни умения, отколкото изследователите досега са се опитвали да ги научат. Това отваря въпроси за познавателните способности на животните, които преди са били недостижими.

„В допълнение към практическата страна, която е много реална, може да се окаже, че ще изучаваме нови аспекти на познанието, които не сме осъзнавали, че можем да изследваме при мишки“, заключава той.

„Ако успеем да ги ангажираме правилно със задачата, кой знае какво биха могли да научат“, завършва Кодингтън.

Изследването е публикувано в научното списание „Сайънс“.