سیستم‌های مغز هنگام یادگیری همکاری می‌کنند

به نقل از مدیکال اکسپرس، این مطالعه بر تعامل دو حالت کاملا متفاوت یادگیری یک کار جدید، که شامل "یادگیری تقویتی" و"حافظه کاری" می‌شود، متمرکز است.

یادگیری تقویتی یک فرایند است که در آن افراد با پردازش پاداشها و تنبیه‌ها در سطح عصبی به تدریج یاد می‌گیرند کدام کار را انجام دهند و آنچه را که به طور متوسط بهترین کار است انتخاب کنند.

در مقابل، حافظه کاری شامل حفظ فعالیت‌های قبلی و نتایج آنها در ذهن است تا سرعت و انعطاف پذیری عملکرد را بهبود بخشد.

"مایکل فرنک" (Michael Frank)استاد دانشکده علوم شناختی، زبانی و روانشناسی دانشگاه براون و یکی از نویسنده‌های این مقاله گفت: مردم عمدتا این سیستم‌ها را به عنوان سیستم مستقل در فرآیند یادگیری تفسیر کرده‌اند اما ما در این مطالعه نشان می‌دهیم که این دو سیستم با هم کار می‌کنند.

"آن کالینز" (Anne Collins)، استادیار دانشگاه "کالیفرنیا، برکلی"، در این تحقیق با فرانک همکاری می‌کند. کالینز و فرانک یک روش آزمایشی طراحی شده برای جداسازی سیگنال‌های مغزی مرتبط با هر یک از این دو سیستم را توسعه داده‌اند.

در این مطالعه 40 شرکت‌کننده حضور داشتند که به هر یک از آنها یک سری از نمادها، بر روی یک صفحه نمایش نشان داده شد و سپس از آنها درباره هر کدام از نمادها سوال پرسیدند و آنها برای پاسخ به هر نماد می‌بایست یک کلید مخصوص را به روی صفحه کلید می‌فشردند. آنها به شرکت کنندگان نگفته بودند که کدام کلید برای کدام نماد مناسب است. آنها مجبور بودند آن را یاد بگیرند. وقتی آنها پاسخ درست می‌دادند، امتیاز می‌گرفتند. طی آزمایشات مکرر، شرکت‌کنندگان یادگرفتند که کدام کلیدها با کدام نمادها مطابقت دارد.

محققان، برای جداسازی شرکت کنندگان در سیستم‌های یادگیری تقویتی و حافظه کاری چند مسئله با تعدادی نماد انتخاب  کردند و شرکت کنندگان مجبور بودند یاد بگیرند که کدام دکمه را باید برای کدام مسئله فشار بدهند.

به طور کلی، شرکت‌کنندگان تنها می‌توانند سه یا چهار مورد را در یک زمان حافظه کاری و فقط برای مدت کوتاهی نگه دارند. بنابراین وقتی تعداد نمادها یا مکث‌ها افزایش می‌یابد، سهم حافظه‌کاری در فرایند یادگیری کاهش می‌یابد.

همانطور که شرکت کنندگان تست را انجام می‌دادند، یک کلاه "نوارمغزی" (EEG) سیگنال‌های مغز را ضبط می‌کرد و نویسندگان از روش‌های آماری برای استخراج سیگنال‌های مرتبط با یک سیستم یادگیری استفاده کردند.

این مطالعه نشان داد که وقتی که تقاضای حافظه بالا بود، سیگنال‌های مغزی مرتبط با یادگیری تقویتی قوی تر شدند. به عبارت دیگر، زمانی که از سیستم حافظه کاری زیاد استفاده شده بود، نقش سیستم یادگیری تقویتی در روند یادگیری بیشتر شد.

در مقابل، هنگامی که شرکت کنندگان اطلاعات را در ذهن داشتند، سیگنال‌های مرتبط با یادگیری تقویتی ضعیف‌تر شد و نقش حافظه‌کاری بیشتر شد.

محققان می‌گویند این یافته‌ها نشان می‌دهد که این دو سیستم به طور مستقل کار نمی‌کنند.

سیستم یادگیری تقویتی توسط چیزی به نام "خطای پیش‌بینی پاداش" (RPE)شناخته می‌شود و این سیگنالی است که محققان از آن برای پیگیری روند یادگیری تقویتی استفاده کردند .

فرانک گفت: درنظر گرفتن این سیستم‌ها به عنوان یک سیستم یکپارچه بزرگ نه یک سیستم جداگانه درک ما را از علوم پایه‌ای که چگونه مردم و حیوانات یاد می‌گیرند تغییر می‌دهد. این سیستم روزی می‌تواند درمان‌های بهتری برای اختلالات یادگیری را به ارمغان بیاورد.