Новые подробности об уникальном методе обучения в стиле «Матрицы»

До впитывания навыков пилотирования вертолёта за пять секунд ещё очень далеко, но учёные сделали крохотный шажок к будущему, показанному в известном фильме. Они испытали оригинальную технологию неосознанного обучения мозга (кратко об этом мы уже рассказывали).

Группа исследователей из Бостонского университета (BU) и лаборатории вычислительной неврологии в Киото (ATR CNL) решила выяснить, может ли быстро перестраиваться зрительная кора в мозге взрослого человека, чтобы участвовать в так называемом обучении восприятию (perceptual learning).

Рис. 1. Функциональная магнитно-резонансная томография (fMRI) позволяет отслеживать рисунок активности нейронов в разных районах мозга благодаря измерению кровотока через эти участки. На снимке — аппарат, фиксирующий эту картину (кадр Boston University).

Последнее понятие относится и к зрению, и слуху, вкусу и обонянию, осязанию… Человек после ряда тренировок быстрее и точнее распознаёт заданный стимул в потоке других. Это может быть (в самом примитивном случае) вертикальная черта на фоне горизонтальных, или красный круг в череде синих. Или японская речь на фоне английской. Аналогично работает обучение чтению, когда человек начинает узнавать на письме буквы и целые слова.

Рис. 2. Мгновенное распознавание образов
в ряду похожих во многом определяется
неосознанной реакцией зрительной коры.
Теперь экспериментаторы показали, как её
можно настраивать (иллюстрация Nicolle Rager
Fuller, National Science Foundation).

При обучении нейронные связи в коре перестраиваются под нужную задачу. Идёт такая перестройка медленно. Учёные же доказали, что современные технологии способны ускорить процесс.

Авторы работы применили декодированную обратную нейросвязь (Decoded Neurofeedback — DecNef), работающую в реальном времени.

Рис. 3. Схема DecNef (иллюстрация Boston University).

Принцип DecNef заключается в изменении активности мозга обучаемого таким образом, чтобы картина отклика нейронов соответствовала ранее полученному шаблону, взятому у человека, уже обладающего неким навыком.

В теории это может быть хоть игра на фортепиано. Но до такого сложного случая экспериментаторы не дошли. Они проверили идею на простом тесте.

Рис. 4. В тестах приняли участие 11 мужчин и 5 женщин в возрасте от 20 до 38 лет (кадр Boston University).

Испытуемый находился в томографе, который непрерывно снимал картину активности клеток в зрительной коре. В это время человеку показывали серию картинок — круг с наклонными серыми полосками, ориентированными в том или ином направлении. Задача заключалась в быстром узнавании ориентации полос (что можно было определить по отклику мозга).

Рис. 5. Сначала учёные просто находят соответствие стимула и картины активности мозга… (иллюстрация Boston University).

Обратная связь была устроена так: картину активности клеток компьютер сравнивал с шаблоном и вычислял степень подобия. Чем она была выше, тем больший стимул выдавался испытуемому. Человеку демонстрировали зелёный круг тем большего диаметра, чем сильнее активность клеток совпадала с шаблонной, объясняет Gizmag.

Рис. 6. …потом устраивают обратную связь между мозгом и техникой, регистрирующей его активность. Зрительные стимулы меняют её непрерывно (иллюстрация Boston University).

Оказалось, что после нескольких сеансов такого обучения распознавание кружков и полосок улучшилось и оставалось таким некоторое время.

При этом выяснилось, что подход работает, даже если испытуемые ничего не знают о поставленной задаче. Данные томографа до и после сеансов тренировки с обратной связью демонстрируют улучшение восприятия определённой фигуры, той, под которую был рассчитан «мозговой шаблон» для сравнения.

Рис. 7. Результат – улучшение восприятия целевой фигуры (иллюстрация Boston University).

Авторы технологии DecNef полагают, что она пригодится сразу в нескольких областях.

Правда, японцы честно предупреждают, что проверили действенность метода только на одном специфическом виде обучения. И пока не ясно, сработает ли он в других его видах.

Подробности эксперимента представлены в статье:

Kazuhisa Shibata, Takeo Watanabe, Yuka Sasaki, Mitsuo Kawato Perceptual Learning Incepted by Decoded fMRI Neurofeedback Without Stimulus Presentation. – Science. – 9 December 2011. – Vol. 334. – no. 6061. – pp. 1413–1415; DOI: 10.1126/science.1212003.

Источник(и):

1. membrana.ru

2. Gizmag