Мозг лучше всего учится, когда совершает ошибки и испытывает разочарование.

Исследование, проведенное Окинавским институтом науки и технологий, выявило нейромедиатор в головном мозге, который активирует когнитивную гибкость в условиях ошибок и разочарования. Это ключевой инструмент для понимания процесса обучения на протяжении всей жизни.

Ошибки учат, или, по крайней мере, ошибка позволяет превратить вредную привычку в новый опыт, который ведет к исправлению и осмысленному обучению.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications и освещенное на этой неделе изданием ScienceDaily, показывает, что нейромедиатором, ответственным за отказ мозга от привычки и попытку применения новой стратегии, является ацетилхолин; это хорошо известная молекула, но ее роль в поведенческой гибкости только сейчас начинает изучаться.

Двигатель разочарования

Исследователи обучили 25 мышей проходить виртуальный лабиринт и получать вознаграждение. Однако, как только они освоили весь маршрут, правила были изменены, и исследователи смогли отследить их разочарование и то, как они активировали стратегии для возвращения ранее полученного вознаграждения.

Используя двухфотонную микроскопию — метод флуоресцентной визуализации, позволяющий наблюдать живые ткани на большой глубине, — группа ученых обнаружила, что в условиях неожиданного отсутствия вознаграждения происходит значительное увеличение уровня ацетилхолина. И чем больше этот выброс, тем выше вероятность того, что животное изменит свое поведение при следующей попытке.

Для подтверждения полученных результатов исследователи заблокировали выработку ацетилхолина и наблюдали значительное снижение активности переключения между этими состояниями, что продемонстрировало важную роль этого нейромедиатора в поведенческой адаптации.

Гибкость

Хотя роль ацетилхолина в памяти не нова, его влияние на необходимость модификации усвоенного материала и поиска новой стратегии никогда ранее не наблюдалось с такой точностью.

В данном исследовании это рассматривается как «предупреждающий сигнал» для мозга, побуждающий его искать новые способы понимания контекста и учиться заново. Эта возможность имеет ключевое значение в наше время, когда непрерывное обучение стало новым путеводным светом перед лицом постоянной эволюции, которую мы вынуждены претерпевать из-за влияния технологий.

Негативное удивление

В эпоху, когда акцент делается на том, как генеративный искусственный интеллект стремится постоянно вознаграждать наш мозг, даже за самые простые запросы, обнаруженный исследователями механизм заставляет переосмыслить педагогическую архитектуру и возможности, которые предоставляет ошибка.

Мозг учится по-разному, когда получает ожидаемое вознаграждение и когда сталкивается с неприятным сюрпризом. Разочарование, то есть момент, когда ожидаемое не происходит, не является препятствием для обучения; скорее, это мощный триггер для поиска новой реакции. Сигнал ацетилхолина, высвобождаемый в этот момент, позволяет центральной нервной системе выйти из режима автопилота и перестроиться.

Создание условий, в которых ошибки возможны, безопасны и даже ожидаемы, может помочь химическим процессам в мозге выполнять свою функцию обучения. Это особенно актуально при повышении квалификации и переквалификации во взрослом возрасте, где часто приходится отказываться от уже известных знаний ради освоения чего-то нового.

Предыдущие исследования в области когнитивной нейронауки показывают, что взрослым сложнее адаптироваться к гибкому обучению именно потому, что их привычки более укоренились.

Учитель, исправляющий ошибку, не позволяя ученику полностью её осознать, может неосознанно нарушать механизм адаптации.

То же самое относится и к образовательным платформам, предлагающим мгновенную и автоматическую обратную связь: если система сообщает «неправильно» до того, как мозг успевает обработать разочарование, это может прерывать процесс, запускающий поиск новой стратегии.

Исследователи подчеркивают, что дело не просто в том, чтобы радоваться ошибке или увековечивать ее; скорее, речь идет о том, чтобы найти точную точку, где она функционирует как мотиватор, а не как тупик.