«Перетягивание каната» мозга: выбор между классическим и оперантным обусловливанием
Исследование Тель-Авивского университета может изменить наше научное понимание того, как люди учатся и формируют воспоминания, в частности, посредством классического и оперантного обусловливания.
Исследовательская группа обнаружила, что наш мозг участвует в жесткой конкуренции между этими двумя системами обучения, и что только одна из них может победить в любой момент времени. Это означает, что если мы попытаемся одновременно изучить два конфликтующих действия для одной и той же ситуации, результатом будет путаница, из-за которой будет трудно выполнить любое из этих действий, когда мы снова столкнемся с этой ситуацией.
В своем исследовании ученые продемонстрировали этот феномен на плодовых мушках . Когда мушек обучили ассоциировать запах со случайно нанесенным электрическим ударом (классическое обусловливание), а также связывать свои собственные действия с запахом и ударом (оперантное обусловливание), мушки стали сбиты с толку и не смогли продемонстрировать четкую реакцию на удар.
Исследование проводилось под руководством профессора Моше Парнаса и аспиранта Эяля Розенфельда из Лаборатории нейронных цепей и обонятельного восприятия на факультете медицинских наук и здравоохранения Тель-Авивского университета. Результаты были опубликованы в журнале Science Advances .
Исследователи объясняют, что люди обучаются разными способами. Известный пример обучения — знаменитый эксперимент Ивана Павлова, в котором собака учится связывать звук колокольчика с едой. Этот тип обучения называется классическим обусловливанием и включает пассивные ассоциации между двумя стимулами.
С другой стороны, люди также могут учиться на своих собственных действиях: если определенное действие дает положительный результат, мы учимся повторять его, а если оно нам вредит, мы учимся избегать его. Этот тип обучения называется оперантным обусловливанием и подразумевает активное поведение.
На протяжении многих лет ученые считали, что эти типы памяти работают в мозге вместе. Но что произойдет, если два воспоминания диктуют противоречивые действия? Например, мышей можно научить бояться определенного запаха, используя оба метода обусловливания, но их реакции будут различаться в зависимости от того, какой метод используется.
При классическом обусловливании мыши замирают на месте, а при оперантном обусловливании они убегают. Что произойдет, если оба воспоминания присутствуют одновременно? Замрут ли мыши, убегут или просто продолжат вести себя так, как будто ничего не произошло?
В уникальном исследовании, проведенном на плодовых мушках (дрозофилах), исследователи из Тель-Авивского университета обнаружили, что мозг не может учиться, используя одновременно классическое и оперантное обусловливание. Мозг активно подавляет формирование обоих типов воспоминаний одновременно, используя эту стратегию для определения того, какое поведение выполнять.
В ходе эксперимента исследователи научили мух ассоциировать запах с электрическим разрядом. При использовании классического условного рефлекса мухи научились замирать, когда они чувствуют условный запах.
Напротив, когда использовалось оперантное обусловливание, мухи научились убегать от запаха, чтобы избежать удара током. Они продемонстрировали, что мухи не могли усвоить оба урока одновременно, и что попытки научить обоим типам обучения одновременно не приводили к обучению вообще. Более того, они выявили мозговые механизмы, которые отдают приоритет одному типу обучения над другим.
«Наше исследование полностью меняет наши представления о том, как учится наш мозг, существовавшие на протяжении десятилетий», — объясняет профессор Парнас.
«Можно представить, что мозг участвует в «ментальном перетягивании каната»: если вы сосредотачиваетесь на обучении посредством своих действий, мозг блокирует формирование автоматических ассоциаций. Это помогает избежать путаницы, но также означает, что вы не можете изучать две вещи одновременно».
Профессор Парнас добавляет: «У плодовых мушек простой мозг, что облегчает их изучение, но их мозг удивительно похож на мозг млекопитающих, а значит, и на наш собственный».
«Используя мощные генетические инструменты, исследователи получили глубокое понимание того, как различные системы обучения конкурируют за «пространство в мозге». Они обнаружили, что «навигационный центр» мозга вмешивается, чтобы гарантировать, что только один тип памяти активен в любой момент, предотвращая столкновения между двумя системами. Это открытие может помочь нам понять, почему многозадачность иногда приводит к забыванию важных деталей».
Эяль Розенфельд заключает: «Это открытие не только меняет наши знания об обучении человека, но и может привести к разработке новых стратегий лечения нарушений обучения».
«Более глубоко понимая, как формируются воспоминания у людей с такими заболеваниями, как СДВГ или болезнь Альцгеймера, мы, возможно, сможем создать новые методы лечения. Удивительно, что наш мозг выбирает между различными системами обучения, чтобы избежать путаницы, — и все это даже без нашего ведома».