Активність мозку при обробці інформації залежить від того, яким шляхом вона була отримана в процесі навчання. Це з'ясували британські вчені в ході експерименту, в якому учасникам необхідно було запам'ятовувати послідовності, які або асоціювали з певною нагородою, або ні. Наявність різних незалежних шляхів може забезпечити нормальну роботу процесів запам'ятовування і роботи пам'яті навіть у разі порушення деяких мозкових структур, йдеться в статті, опублікованій в журналі.
Отримання нових знань про світ може відбуватися різними способами. Основний еволюційно усталений спосіб - навчання з підкріпленням: у середовищі навчання існує взаємозв'язок між якимось процесом і тим, що за ним слідує, а сам процес навчання залежить від того, наскільки ефективно можна їх пов'язати.
При цьому виявлення такого взаємозв'язку, мабуть, для навчання не завжди ключове: отримати новий досвід і нові знання можна і спонтанно, без підкріплення (мова йде не тільки про позитивне, але і про негативне підкріплення). До цих пір, однак, невідомо, чи можна розділити ці два шляхи - особливо в тому, що стосується роботи мозку.
Розібратися в цьому вирішили вчені під керівництвом Міріам Клян-Флюгге (Miriam Klein-Flügge) з Оксфордського університету, які провели експеримент за участю 26 добровольців. Перед початком експерименту учасникам необхідно було запам'ятати кілька послідовностей стимулів: для цього їм показували табличку з різними фігурами, за якою необхідно було переміщати курсор від однієї фігури до наступної - кожна фігура в послідовності підсвічувалася після натискання на попередню. Після закінчення послідовності слідувала винагорода, а учасникам необхідно було запам'ятати не тільки порядок, а й кількість стимулів до отримання нагороди.
Разом з цим учасники запам'ятовували і послідовності стимулів, які до винагороди не вели - контрольні. Щоб перевірити, як учасники запам'ятовували послідовності та їх здатність пов'язувати послідовності з винагородою або її відсутністю, вчені підрахували час реакції (натискання на клавішу) при появі на екрані або сундучка зі скарбами (винагорода), або зображення моста (контрольна умова). Виявилося, що час реакції скорочується в процесі навчання (p < 0,001), а також він значно (p < 0,001) нижчий для умов з винагородою, ніж без нього.
Цікаво, що в процесі навчання спостерігався прогрес не тільки для послідовностей стимулів, які асоціювалися з винагородою, а й для контрольних стимулів: з часом учасники швидше натискали на наступну за порядком фігуру і навіть змогли запам'ятати деякі із запропонованих послідовностей в обох умовах.
Наступного дня після навчання вчені провели експеримент з використанням фМРТ. Під час сканування учасникам показували стимули в певних послідовностях по одному: цього разу жодної винагороди (або її відсутності) не слід було, і учасників просили просто натискати на кнопку, якщо на екрані з'явиться зображення квіточки. При цьому, оскільки показані послідовності все одно були вивчені, у вчених була можливість оцінити відмінності в активності мозку залежно від способу навчання.
Аналіз результатів сканування показав, що в тому, як обробляється інформація залежно від способу її отримання, є суттєві відмінності. Наприклад, при обробці послідовностей, які ведуть до нагороди, спостерігається міцний функціональний зв'язок між орбітофронтальною корою і скроневими частками, а при обробці контрольних послідовностей - між префронтальною корою, мигдалевидним тілом і гіпокампом. Цікаво так само, що незалежно від способу навчання в учасників спостерігалася приблизно однакова активність в області смугастого тіла, яке входить до системи винагороди, при появі першої фігури в послідовності.
Те, що інформація, отримана в результаті двох різних способів навчання, обробляється і зберігається в мозку по-різному (хоча, зрозуміло, у них є і перетини), не дивно: побудова асоціації між стимулом і винагородою при навчанні з підкріпленням, з одного боку, вимагає додаткових ресурсів, а з іншого - набагато ефективніше. Автори зазначають, що існування кількох таких шляхів може забезпечити ефективну роботу пам'яті навіть у тому випадку, якщо робота якихось ділянок мозку порушиться.
Для того, щоб навчання було максимально ефективним, між періодами практики варто робити невеликі перерви: у квітні цього року вчені з'ясували, що точність і швидкість виконання завдань зростає під час коротких пауз, а супроводжується це активністю лобно-теменних зон у тета-діапазоні.