我們都聽到過這樣的格言：“如果一開始您不成功，請嘗試一下，然后再試一次。”但是卡內(nèi)基梅隆大學和匹茲堡大學的最新研究發(fā)現(xiàn)，重復(fù)并不是全部。相反，參與等內(nèi)部狀態(tài)也會對學習產(chǎn)生影響。
這項合作研究發(fā)表在《自然神經(jīng)科學》上，研究了使用腦機接口(BCI)技術(shù)的內(nèi)部狀態(tài)的變化(如喚醒，注意力，動機和參與度)如何影響學習過程。研究結(jié)果表明，內(nèi)部狀態(tài)的變化可以系統(tǒng)地影響行為隨著學習而改善的方式，從而為更有效的方法快速教授人們的技能和提高熟練程度鋪平了道路。
內(nèi)部狀態(tài)可以調(diào)節(jié)大腦的神經(jīng)活動，并且研究繼續(xù)探索其對運動控制，感覺處理和認知的影響。然而，人們對內(nèi)部狀態(tài)與學習之間的具體相互作用還沒有很好的理解。
卡內(nèi)基·梅隆大學神經(jīng)計算和機器學習研究生Jay Hennig解釋說：“直覺上，我們在學習不同的事物時會發(fā)現(xiàn)神經(jīng)活動會發(fā)生變化，因為行為會隨著實踐而變得更好。” “但是，我們發(fā)現(xiàn)的是，這不僅僅是變得更好。學習的同時進行的所有事情，例如一個人的注意力水平或喚醒狀態(tài)，都起著重要的作用。”
研究人員使用BCI學習范例觀察了神經(jīng)活動如何變化，以及內(nèi)部狀態(tài)的變化對這些變化的影響程度，因為受試者通過僅使用神經(jīng)活動模式在計算機屏幕上移動光標來執(zhí)行任務(wù)。
隨著研究的開展，研究小組開始注意到運動皮層內(nèi)神經(jīng)種群活動的偶然性大而突然的波動。最初，他們不明白為什么會這樣，但是隨著時間的流逝，他們逐漸意識到，只要受試者對任務(wù)的變化感到驚訝，就會發(fā)生波動。(變化范圍從短暫的暫停到BCI映射的擾動。)在這些時刻，受試者的瞳孔擴大了，這表明突然的波動是內(nèi)部狀態(tài)(參與)的神經(jīng)表現(xiàn)。
卡內(nèi)基·梅隆大學和神經(jīng)科學研究所的生物醫(yī)學工程副教授史蒂夫·蔡斯說：“我們并沒有在神經(jīng)數(shù)據(jù)中尋找這種特殊的作用。” “瞳孔直徑與我們在神經(jīng)活動中看到的參與信號緊密相關(guān)，并且似乎對運動皮層產(chǎn)生巨大影響。”
最終，研究表明，取決于環(huán)境，受試者的參與或關(guān)注水平可以使事情變得更容易或更難學習。
“您可能已經(jīng)想象過大腦將建立起清晰的功能分離，例如運動區(qū)域到運動控制，情感區(qū)域到情緒控制，以及感覺區(qū)域到感覺表示，”該學院生物工程學教授Aaron Batista說道。匹茲堡大學。“我們發(fā)現(xiàn)的是一種偶然的內(nèi)部狀態(tài)侵入運動區(qū)域。可能是我們可以利用該信號來改善學習。”
該小組的工作正在進行中，并且是與卡內(nèi)基·梅隆大學和匹茲堡大學之間的跨大學研究和教育計劃神經(jīng)認知中心合作進行的，該中心利用每個機構(gòu)的優(yōu)勢來研究引起這種現(xiàn)象的認知和神經(jīng)機制。生物智能和行為。
拜倫說：“我們合作的獨特部分之一就是我們在整個項目中的集成程度，從實驗設(shè)計，實驗進行到數(shù)據(jù)分析再到采用，我們都參與其中。”卡內(nèi)基·梅隆大學生物醫(yī)學工程和電氣與計算機工程教授Yu。“這里的發(fā)現(xiàn)可能有一天可以幫助人們更快地，更高水平地學習日常技能，例如數(shù)學或舞蹈。”
標簽： 學習
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