多巴胺激活新颖性加快了学习速度

由塞巴斯蒂安·海斯勒(Sebastian Haesler，由IMEC，KU Leuven和VIB授权的NERF)领导的脑科学家发现了新型刺激如何促进学习的因果机制。新奇直接激活了多巴胺系统，该系统负责联想学习。这些发现对改进学习策略和机器学习算法的设计具有启示意义。

新奇与学习

在动物和人类中通常观察到一种基本的学习类型，称为联想学习。它涉及刺激或行动与积极或消极结果的关联。联想学习是我们许多日常行为的基础：例如，我们奖励孩子做功课，或者如果他们表现不佳，则限制他们的电视时间。

自1960年代以来，科学家们就知道新颖性促进了联想学习。但是，这种现象背后的机制仍然未知。

“先前的研究表明，新颖性可能激活大脑中的多巴胺系统。因此，我们认为多巴胺的激活也可能促进联想学习。”负责这项研究的塞巴斯蒂安·海斯勒教授说。

嗅出新奇

为了证明新颖性确实激活了多巴胺神经元，研究人员将小鼠暴露于新的和熟悉的气味中。

“当老鼠闻到新的刺激物时，它们会变得非常兴奋，并开始非常迅速地嗅探。这种自然，自发的行为为新奇感知提供了很好的读数。”塞巴斯蒂安·海斯勒(Sebastian Haesler)研究组的博士后Cagatay Aydin博士解释说。通过小鼠实验，研究小组证实了多巴胺神经元是由新的气味激活的，而不是由熟悉的气味激活的。

第二步，训练小鼠使新奇和熟悉的气味与奖励联系起来。

“仅在少数试验中，当我们特异性地通过新型刺激阻断多巴胺激活时，学习就会减慢。另一方面，在呈现熟悉的刺激过程中刺激多巴胺神经元会加速学习。”该小组的博士生Joachim Morrens说。

新奇的价值

这些发现表明，通过新刺激物激活多巴胺可以促进学习。它们进一步为计算机科学中的一组理论框架提供了直接的实验支持，其中结合了“新颖性奖励”以说明新颖性的有益作用。合并这种奖励可以加快机器学习算法的速度并提高其效率。

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