Bevorder leren met de kracht van passieve blootstelling

By | January 27, 2024

Samenvatting: Onderzoekers ontdekten bij muizen dat passieve training naast actieve training het leerproces aanzienlijk kan verbeteren. Deze studie laat zien hoe passieve blootstelling aan stimuli zoals geluiden of talen de hersenen helpt basisrepresentaties te vormen, waardoor actief leren efficiënter wordt.

De resultaten, consistent met eerder menselijk onderzoek, suggereren dat het combineren van passieve blootstelling met lage inspanning en actieve training kan leiden tot een snellere beheersing van nieuwe vaardigheden, zoals het leren van een muziekinstrument of een vreemde taal.

Belangrijke feiten:

  1. Muizen die naast actieve training passief werden blootgesteld aan geluiden, leerden sneller geluiden te associëren met beloningen.
  2. Kunstmatige neurale netwerksimulaties laten zien dat passieve blootstelling een basisrepresentatie van stimuli in de hersenen creëert.
  3. De bevindingen van het onderzoek komen overeen met menselijk onderzoek en suggereren dat een gecombineerde aanpak van passieve blootstelling en actieve training het leren van complexe vaardigheden zou kunnen verbeteren.

Bron: Universiteit van Oregon

Het leren van een nieuwe vaardigheid vereist doelbewuste oefening in de loop van de tijd, maar passieve blootstelling aan het onderwerp kan het proces helpen versnellen, zo blijkt uit een nieuw onderzoek van de Universiteit van Oregon bij muizen.

De bevinding, die voortbouwt op eerder menselijk onderzoek, laat zien hoe passieve blootstelling een waardevol leermiddel kan zijn. Het helpt uit te leggen hoe het kijken naar films in een vreemde taal grammaticale oefeningen en woordenschatkaarten kan aanvullen, of hoe het luisteren naar opnames van een professioneel spelende pianoconcerten aspirant-muzikanten kan helpen hun eigen vak te verbeteren.

Bij passieve blootstelling zijn de hersenen klaar om deze verbindingen sneller tot stand te brengen. Fotocredit: Neuroscience News

“De studie biedt aanvullend inzicht in de mogelijke hersenmechanismen achter het effect en helpt wetenschappers begrijpen waarom passieve blootstelling zo krachtig is”, zegt James Murray, een UO-neurowetenschapper die de studie leidde samen met collega-UO-neurowetenschapper Santiago Jaramillo. Hogeschool voor Kunsten en Wetenschappen.

Omdat het veel gemakkelijker is om te bestuderen wat er in de hersenen van een knaagdier gebeurt dan bij een mens, “opent het onderzoeken van hoe zowel actieve training als passieve blootstelling het leren bij muizen beïnvloeden, spannende mogelijkheden om de betrokken neurale mechanismen te bestuderen die ten grondslag liggen aan de interactie daartussen.” Murray toegevoegd.

De onderzoekers beschrijven hun bevindingen in een artikel gepubliceerd in het tijdschrift eLife.

Om te bestuderen hoe muizen leren, trainden onderzoekers de dieren om op een specifieke locatie naar een beloning te reiken als reactie op geluiden die in toonhoogte omhoog of omlaag bewogen. Alle muizen ondergingen een actief trainingsprotocol waarbij ze feedback kregen over hun prestaties, zodat ze wisten of ze de juiste keuze hadden gemaakt. Sommige muizen kregen ook passieve blootstelling, waarbij ze de geluiden hoorden terwijl ze niet met de taak bezig waren.

De muizen die naast actieve training passief werden blootgesteld aan de geluiden, leerden sneller de beloningslocatie te selecteren, lieten de onderzoekers zien. Het leek er niet toe te doen of de passieve blootstelling aan het begin van de training plaatsvond of tijdens actieve trainingssessies met korte onderbrekingen werd onderbroken.

Om beter te begrijpen hoe leren in de hersenen zou kunnen plaatsvinden, hebben de onderzoekers verschillende kunstmatige neurale netwerken getraind en getest met behulp van een gesimuleerde versie van de leertaak. Neurale netwerken, een soort machine learning-algoritme, verwerken informatie op een manier die de manier nabootst waarop de hersenen informatie verwerken.

Kunstmatige neuronen vertegenwoordigen echte neuronen, en leren vindt plaats door de sterkte van de verbindingen tussen deze neuronen te veranderen. Ze zijn geen directe replica van de hersenen, maar kunnen worden gebruikt om hypothesen te creëren die vervolgens experimenteel kunnen worden getest.

De modellering suggereert dat passieve blootstelling aan een stimulus de basis legt in de hersenen, waardoor een verborgen representatie van die stimulus ontstaat die de meest opvallende kenmerken ervan vastlegt, zoals het tekenen van een potloodomtrek voordat je in een gedetailleerd schilderij duikt. Tijdens actief leren associëren de hersenen de stimulus vervolgens met bepaald gedrag. Bij passieve blootstelling zijn de hersenen klaar om deze verbindingen sneller tot stand te brengen.

In de toekomst hoopt het team de hersenactiviteit van muizen tijdens een soortgelijke leertaak te registreren om te zien of hun voorspellingen uitkomen.

Hoewel het onderzoek werd uitgevoerd op basis van een eenvoudige taak bij muizen, kunnen de resultaten ook implicaties hebben voor het complexere leerproces bij mensen, suggereren de onderzoekers. Mede-auteur van het onderzoek Melissa Baese-Berk, voormalig UO-taalkundige nu aan de Universiteit van Chicago, heeft eerder onderzoeken gepubliceerd die aantonen hoe passieve blootstelling volwassenen kan helpen nieuwe spraakklanken beter te begrijpen.

“Naast het eerdere werk van Melissa en haar medewerkers bij mensen, suggereren onze resultaten dat bij muizen en mensen een bepaalde prestatiedrempel kan worden bereikt met relatief minder inspanning door passieve oefeningen met weinig inspanning te combineren met actieve training”, aldus Murray.

“Deze bevinding kan nuttig zijn voor mensen die een instrument of een tweede taal leren. Er is echter verder werk nodig om beter te begrijpen hoe dit de complexere taken beïnvloedt en hoe trainingsplannen kunnen worden geoptimaliseerd die passieve training combineren met actieve training.”

Over dit nieuws uit de vakgebieden leren en neurowetenschappelijk onderzoek

Auteur: Laurier Hamers
Bron: Universiteit van Oregon
Contact: Laurel Hamers – Universiteit van Oregon
Afbeelding: De afbeelding is afkomstig van Neuroscience News

Originele onderzoek: Vrije toegang.
“Passieve blootstelling aan taakrelevante stimuli verbetert het leren van categoriseren” door James Murray et al. eLife


Abstract

Passieve blootstelling aan taakrelevante stimuli verbetert het leren over categoriseren

Het leren van een perceptuele besluitvormingstaak wordt over het algemeen bereikt door middel van zware oefensessies met feedback.

Hier onderzochten we hoe passieve blootstelling aan taakrelevante stimuli, die relatief moeiteloos is en geen feedback vereist, het actieve leren beïnvloedt.

We hebben muizen eerst getraind in een goede categorisatietaak met behulp van verschillende schema’s die passieve blootstelling en actieve training combineerden.

Muizen die werden blootgesteld aan passieve blootstelling leerden sneller, ongeacht of deze blootstelling volledig vóór de actieve training plaatsvond of werd onderbroken tussen actieve sessies.

Vervolgens hebben we neurale netwerkmodellen getraind met verschillende architecturen en leerregels om de taak uit te voeren. Netwerken die de statistische eigenschappen van stimuli exploiteren om de scheidbaarheid van de gegevens te verbeteren door middel van leren zonder toezicht tijdens passieve blootstelling, leverden de beste weergave van de gedragsobservaties.

We ontdekten ook dat er bij geneste schema’s een sterkere overeenkomst bestaat tussen gewichtsupdates door passieve belasting en actieve training, dus sommige geneste sessies kunnen net zo effectief zijn als schema’s met lange perioden van passieve belasting vóór actieve training, in overeenstemming met onze observaties.

Deze resultaten bieden belangrijke inzichten voor het ontwerpen van efficiënte trainingsplannen die actief leren en passieve blootstelling in natuurlijke en kunstmatige systemen combineren.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *