Eine Studie zeigt, dass unsere Momente des geistigen Abschweifens das Gehirn darauf vorbereiten könnten, effektiver zu lernen. Diese passive Erkundung, weit davon entfernt, verschwendete Zeit zu sein, würde innere Modelle der Welt aufbauen.
Diese in Nature veröffentlichte Entdeckung geht aus der Beobachtung von Mäusen hervor, die sich in virtuellen Umgebungen bewegen. Die Forscher des Janelia Research Campus zeichneten die Aktivität von Zehntausenden Neuronen auf und enthüllten einen bisher unbekannten Mechanismus: Der visuelle Kortex kodiert visuelle Muster ohne spezifisches Ziel und optimiert so zukünftiges Lernen.
Erkundung als fruchtbarer Boden für das Lernen
Das Experiment der Forscher verglich zwei Gruppen von Mäusen in einem virtuellen Korridor mit verschiedenen Texturen. Die erste Gruppe erhielt Belohnungen (Wasser) durch die Verknüpfung bestimmter Texturen mit positiven Reizen, während die zweite Gruppe dieselbe Umgebung ohne Ziel oder Belohnung erkundete.
Mittels einer fortschrittlichen Bildgebungstechnik wurde die Aktivität von fast 90.000 Neuronen gleichzeitig aufgezeichnet. Die Ergebnisse zeigen, dass beide Mäusegruppen eine ähnliche neuronale Plastizität in ihrem medialen visuellen Kortex entwickelten, einer Schlüsselregion für die Musterverarbeitung.
Die Überraschung kam von der späteren Lernrate: Mäuse, die die Umgebung einfach ohne Belohnungen erkundet hatten, lernten schneller, Texturen mit Belohnungen in einer nachfolgenden Aufgabe zu verknüpfen. Dies deutet darauf hin, dass passive Exposition das Gehirn darauf vorbereitet, neue Informationen effizient zu kodieren, selbst ohne unmittelbare Motivation.
Zwei komplementäre Systeme
Die Studie unterscheidet zwei Mechanismen: unüberwachtes Lernen (automatisch, durch Exposition) und überwachtes Lernen (zielgerichtet). Ersteres schafft eine neuronale Datenbasis, während Letzteres Bedeutungen damit verknüpft.
Die Forscher nutzten ein Zwei-Photonen-Mikroskop, um die neuronale Aktivität gleichzeitig zu verfolgen. Die Daten zeigen, dass die medialen visuellen Areale bereits bei passiver Exposition aktiviert werden, während frontale Bereiche nur auf Aufgaben mit Belohnungen reagieren.
Diese Dualität könnte erklären, warum bestimmte Lernprozesse wie Bilderkennung oder räumliche Navigation intuitiv erscheinen. Das Gehirn würde auf während der Erkundung etablierte Modelle zurückgreifen und so spätere Trainingsphasen beschleunigen.
Autor des Artikels: Cédric DEPOND
Quelle: Nature