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.
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).
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.
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.
«Предыдущие
исследования подтвердили корреляцию между повышением производительности
в визуальных задачах и изменениями в первичной зрительной коре, в то
время как другие исследователи нашли такие корреляции в высшей
зрительной коре и областях, отвечающих за решения, — говоритодин из авторов эксперимента Такео Ватанабе (Takeo Watanabe). —
Однако ни одно из этих исследований не рассматривало напрямую вопрос
о том, достаточно ли гибка первичная зрительная область, чтобы обучаться
визуальному восприятию».
Авторы работы применили декодированную обратную нейросвязь (Decoded Neurofeedback — DecNef), работающую в реальном времени.
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.
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).
Сходным образом, кстати, действовали учёные, извлекавшие из голов испытуемых видеоролики.
Те исследователи тоже в качестве первого шага собирали библиотеку
соответствий визуальных стимулов и картины активности клеток
в зрительной коре.
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.
…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.
Результат – улучшение восприятия целевой фигуры (иллюстрация Boston University).
Авторы
технологии DecNef полагают, что она пригодится сразу в нескольких
областях. Она могла бы помочь нейрофизиологам изучать работу мозга.
Медики могли бы с такой методикой лечить некоторые психические
расстройства, восстанавливать моторные функции пациентов или устранять
хронические боли.
Также
подсознательную тренировку мозга с обратной связью можно было бы
попробовать применить в деле обучения специалистов специфическим навыкам
(реакциям). Тут учёные сравнивают достижение с обучением под гипнозом
или во сне.
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 – в статье в Science.)
Источник: http://www.membrana.ru/particle/17271
|