Los científicos del cerebro dirigidos por Sebastian Haesler (NERF, con el poder del IMEC, KU Leuven y VIB) han identificado un mecanismo causal de cómo los nuevos estímulos promueven el aprendizaje. La novedad activa directamente el sistema de dopamina, que es responsable del aprendizaje asociativo. Los resultados tienen implicaciones para mejorar las estrategias de aprendizaje y para el diseño de algoritmos de aprendizaje automático.
Novedad y aprendizaje
Un tipo fundamental de aprendizaje, conocido como aprendizaje asociativo, se observa comúnmente en animales y humanos. Implica la asociación de un estímulo o una acción con un resultado positivo o negativo. El aprendizaje asociativo subyace en muchos de nuestros comportamientos cotidianos: recompensamos a los niños por hacer su tarea, por ejemplo, o limitamos su tiempo de televisión si se portan mal.
Los científicos saben desde la década de 1960 que la novedad facilita el aprendizaje asociativo. Sin embargo, los mecanismos detrás de este fenómeno seguían siendo desconocidos.
“El trabajo anterior sugirió que la novedad podría activar el sistema de dopamina en el cerebro. Por lo tanto, pensamos que la activación de la dopamina también podría promover el aprendizaje asociativo”. dice el profesor Sebastian Haesler, quien dirigió el estudio.
Olfateando la novedad
Para demostrar que la novedad de hecho activa las neuronas de dopamina, los investigadores expusieron a los ratones a olores nuevos y familiares.
“Cuando los ratones huelen un estímulo novedoso, se emocionan mucho y comienzan a oler muy rápidamente. Este comportamiento natural y espontáneo proporciona una excelente lectura para la percepción de novedad”. explica el Dr. Cagatay Aydin, postdoctorado en el grupo de Sebastian Haesler. Con los experimentos con ratones, el equipo confirmó que las neuronas de dopamina se activaban por nuevos olores, pero no por olores familiares.
En un segundo paso, los ratones fueron entrenados para asociar olores nuevos y familiares con la recompensa.
“Cuando bloqueamos específicamente la activación de la dopamina mediante nuevos estímulos en solo unos pocos ensayos, el aprendizaje se ralentizó. Por otro lado, la estimulación de las neuronas de dopamina durante la presentación de estímulos familiares aceleró el aprendizaje”. dice Joachim Morrens, estudiante de doctorado en el grupo.
El valor de la novedad.
Los resultados demuestran que la activación de la dopamina por estímulos novedosos promueve el aprendizaje. Además, brindan apoyo experimental directo para un grupo de marcos teóricos en ciencias de la computación, que incorporan un ‘bono de novedad’ para dar cuenta del efecto beneficioso de la novedad. La incorporación de dicha bonificación puede acelerar los algoritmos de aprendizaje automático y mejorar su eficiencia.
Desde una perspectiva muy práctica, los resultados nos recuerdan romper nuestra rutina más a menudo y buscar experiencias novedosas para ser mejores aprendices.