Remodelarea creierului ocolește blocajul prefrontal pentru automatizarea abilităților complexe
Cercetările recente realizate de oamenii de știință de la Georgetown arată cum creierul se reconfigurează pentru a automatiza sarcinile învățate. Rezultatele contestă o înțelegere de lungă durată a modului în care oamenii stăpânesc abilități complexe, sugerând că adevăratul multitasking este cu adevărat posibil.
Pe lângă faptul că oferă încurajare celor care sunt ocupați că pot realiza cu succes două activități simultan, studiul are implicații importante pentru dezvoltarea inteligenței artificiale, capabilă să construiască pe baza învățării anterioare, așa cum face și creierul.
„Avem un alt pas înainte în înțelegerea modului în care creierul învață”, a declarat Maximilian Riesenhuber, profesor de neuroștiințe la Georgetown University School of Medicine și co-director al Center for Neuroengineering.
Partea încurajatoare este că într-adevăr poți învăța să faci multitasking. Există o modalitate de a remodela arhitectura creierului și de a folosi alte părți ale acestuia”, a adăugat Riesenhuber.
Noul studiu se bazează pe zeci de ani de cercetări privind modul în care învățarea are loc în creier.
Oamenii de știință au dorit să înțeleagă mecanismele din spatele automatizării și modul în care creierul trece de la învățarea unei sarcini noi la executarea acesteia mai inconștient, după o experiență extinsă.
Un exemplu elocvent este condusul. Riesenhuber a explicat că atunci când cineva învață să conducă, acest lucru necesită o concentrare totală. Însă, după ce conduce timp de mulți ani, majoritatea oamenilor pot vorbi, asculta muzică sau reflecta asupra unei probleme fără a fi nevoiți să se concentreze complet pe operarea vehiculului.
„Întrebarea este: cum face creierul tău asta?”, a spus Riesenhuber.
Multe studii anterioare asupra învățării s-au concentrat pe etapele timpurii, dar ceea ce se întâmplă în creier pe termen lung este mai greu de studiat și mai puțin înțeles.
Pentru noul studiu, cercetătorii au instruit participanții să sorteze imagini morfate ale mașinilor în două categorii, învățând să observe diferențe subtile pentru a le distinge.
Participanții au finalizat peste 30.000 de încercări pe parcursul a 5 până la 10 săptămâni, folosind o aplicație care le permitea să sorteze imaginile ca pe un joc pe telefonul lor. Cercetătorii au utilizat fMRI și EEG pentru a efectua scanări ale creierului participanților înainte și după finalizarea încercărilor.
Au descoperit că, după ce oamenii au învățat inițial să sorteze imaginile, sarcina activa cortexul prefrontal. Această zonă a creierului este responsabilă pentru funcția executivă și gândirea, dar poate gestiona în mod normal doar o singură sarcină la un moment dat.
Cu toate acestea, atunci când cercetătorii au scanat creierele participanților care practicau sarcina de sortare timp de săptămâni, au constatat că clasificarea avea acum loc în cortexul temporal, o parte a creierului implicată în codificarea memoriei și recunoașterea obiectelor complexe.
„Studii anterioare au arătat că anumite părți ale cortexului temporal pot fi activate de categorii particulare de obiecte la observatori experimentați, cum ar fi păsările, mașinile, chiar și Pokémon, dar o limitare a tuturor acestor studii este că au analizat doar după ce oamenii au devenit experți. Punctul forte al acestui studiu este că este longitudinal, măsurăm înainte și după antrenament, astfel încât putem observa că antrenamentul extins a plasat practic o zonă selectivă de categorie în lobul temporal care nu era acolo înainte”, a declarat Patrick Cox.
„Aceasta are implicații pentru scenarii critice din viața reală, cum ar fi atunci când un radiolog poate clasifica cu acuratețe masele de pe o radiografie ca fiind benigne sau maligne, destul de automat, adesea fără a necesita deliberare extinsă, datorită anilor de formare”, a adăugat Cox.
Informațiile despre categorii din zona selectivă de mașini din cortexul temporal au ocolit cortexul prefrontal și s-au conectat direct la părțile de ieșire ale creierului. „Experiența remodelază creierul pentru a ocoli acel blocaj frontal. Cortexul prefrontal rămâne astfel liber pentru orice altceva dorești să faci, crescând capacitatea ta”, a explicat Riesenhuber.
Într-adevăr, cercetătorii au descoperit că, cu cât sarcina de sortare a mașinilor era „descărcată” din cortexul prefrontal, cu atât oamenii erau mai capabili să realizeze o altă sarcină în paralel cu sarcina de sortare a mașinilor.
Aceste descoperiri contestă o teorie de lungă durată conform căreia oamenii nu sunt capabili de adevărat multitasking. În schimb, se credea că creierul trece rapid de la o sarcină la alta.
„Ceea ce arătăm este că circuitul se schimbă efectiv astfel încât creierul poate face două lucruri deodată”, a spus Riesenhuber. „Acesta este cu adevărat multitasking.”
Rezultatele pot avea, de asemenea, implicații pentru înțelegerea comportamentelor compulsive, deoarece demonstrează că comportamentele învățate se mută în circuite cerebrale care sunt mai puțin accesibile gândirii conștiente sau funcției executive.
„Primul pas pentru a dezvăța ceva este să înțelegi unde se întâmplă cu adevărat în creier”, a afirmat Riesenhuber. „Aceasta arată de ce strategii precum a spune cuiva să se gândească la altceva nu ajută cu adevărat, deoarece aceștia nu au comportamentul sub control conștient.”
De asemenea, ajută la explicarea de ce oamenii sunt atât de buni în învățarea continuă sau în construirea de abilități pe baza altor abilități – ceva cu care inteligența artificială se confruntă încă.
Mutarea unei abilități învățate în cortexul temporal și eliberarea spațiului în cortexul prefrontal ar putea permite creierului să folosească informațiile vechi ca bloc de construcție pentru a învăța ceva nou, a adăugat Riesenhuber.
Următorii pași pentru cercetători constau în studierea mecanismelor sau semnalelor implicate în transferul învățării dintr-o parte a creierului în alta și în a determina care sunt limitele multitasking-ului.
„O altă întrebare cu adevărat interesantă este ce tipuri de sarcini pot fi învățate suficient de bine pentru a putea fi realizate în paralel”, a spus Cox. „Putem merge și mesteca gumă în același timp, dar a privi la telefoanele noastre pentru a trimite mesaje în timp ce conducem nu va fi niciodată sigur, deoarece ne luăm ochii de pe drum. Totul se reduce la capacitatea de a antrena circuite neuronale complet separate pentru două sarcini pentru a deveni compatibile.”
