PNAS：研究者們揭示學習過程中大腦不同

最近來自布朗大學的研究者們發現了人們在學習過程中大腦兩個不同系統間的協同工作機制。

在這項發表在《PNAS》雜誌上的文章中，作者揭示了人們在增強學習以及工作記憶（reinforcement learning and working memory）過程中兩種不同的模式之間的相互交流。增強學習（Reinforcement learning）是一種通過神經元水平的反饋-懲罰過程影響人們逐漸學習動作的過程。相反地，工作記憶（Working Memory）指的則是通過回憶以往的動作以及相應的結果去快速地提高現有表現能力的過程。

在這項研究中，40名參與者被要求觀看一系列屏幕上出現的標誌，而且被要求在每一個特定信號出現的時候按下一個按鈕。此前參與者們並不知道哪一個按鈕是對應某個信號的正確按鈕，因此他們只能在實踐中慢慢學習。當他們回答正確的時候，會得到獎勵積分。在重複幾次實驗中，參與者們就能夠逐漸學會標誌對應的按鈕。

（圖片來源：Frank Lab / Brown University）

為了區別增強學習以及工作記憶的差異，研究者們同時讓參與者們觀看不同數量的標誌（兩到六個），而參與者們必須學會每一個標誌的對應按鈕。一般情況下，人們通過工作記憶模式僅僅能夠同時記住4個項目，而且記憶時間很短，因此當目標的數量或者間隔的時間增加之後，工作記憶對於學習的貢獻將會下降。

同時，在參與者們完成任務的時候，EEG捕捉記錄了大腦的信號，作者們通過統計學手段將與每個學習系統相關的信號分離出來。

結果顯示，當記憶的需求很高的時候，大腦增強學習的信號就會增強，換句話說，當工作記憶系統超負荷的時候，增強學習系統對於學習過程的重要性就會變得更高。相反地，當參與者能夠在大腦中保留信息，那麼與增強學習有關的信號則會變弱，工作記憶對於學習的重要性就會變強。

研究者們還發現通過解碼大腦信號能夠判斷信息是否與記憶相關。研究結果表明上述兩周就能夠系統並不是獨立工作的。根據研究者們的說法，這一結果能夠有助於學習障礙的治療。

資訊出處：Separate brain systems cooperate during learning, study finds

原始出處：Anne G. E. Collins et al. Within- and across-trial dynamics of human EEG reveal cooperative interplay between reinforcement learning and working memory, Proceedings of the National Academy of Sciences (2018). DOI: 10.1073/pnas.1720963115

來源：生物谷

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