Aprender una nueva habilidad generalmente requiere practicarla activamente mediante prueba y error mientras recibe comentarios sobre su desempeño. Sin embargo, los científicos han descubierto que la exposición pasiva a información relevante también puede impulsar el aprendizaje, incluso sin formación ni retroalimentación directa.
Investigadores de la Universidad de California en Berkeley demostraron recientemente este efecto en ratones que aprenden a categorizar sonidos. Descubrieron que la exposición pasiva a sonidos antes o durante el entrenamiento activo ayudaba a los ratones a aprender más rápido. Los científicos también construyeron modelos informáticos que simulaban redes neuronales en el cerebro que mostraban cómo la exposición pasiva podría cambiar la forma en que se representa la información sensorial y facilitar su vinculación con las respuestas correctas.
Los resultados, publicados en Neurociencia, proporcionan información sobre métodos de formación más eficientes que combinan el aprendizaje pasivo y activo. Este enfoque híbrido podría ayudar a aprender habilidades del mundo real, como el aprendizaje de instrumentos musicales o la adquisición del lenguaje, en adultos y niños.
Los ingredientes clave: esfuerzo, práctica y retroalimentación
Aprender una nueva habilidad de percepción requiere tomar decisiones activamente sobre la tarea y obtener retroalimentación sobre esas elecciones. Supongamos que está intentando clasificar mejor los sonidos como de alta o baja frecuencia. Escucharías tonos, adivinarías si sonaban altos o bajos y te dirían si tu elección fue correcta. Este proceso de elección, retroalimentación y ajuste de circuito cerrado entrena los circuitos de toma de decisiones del cerebro.
Escuchar pasivamente sonidos de fondo no debería ayudar con este proceso de aprendizaje activo. No estás tomando ninguna decisión ni te dicen si tienes razón o no. Pero los humanos y otros animales están constantemente expuestos a información sensorial a diario, incluso cuando no practican deliberadamente una habilidad. Los científicos de la Universidad de Berkeley se preguntaron si el cerebro podría explotar esta exposición pasiva de forma oportunista.
Investigaciones anteriores dan pistas sobre el aprendizaje pasivo
Los investigadores se inspiraron en estudios previos que mostraban que la exposición temprana a los sonidos puede preparar el desarrollo de los sistemas auditivos de los animales. Las crías de rata criadas en un ambiente con ciertos sonidos repetitivos se vuelven mejores para discriminar sonidos similares más adelante.
En humanos adultos, algunas investigaciones también sugirieron que intercalar sesiones de escucha pasiva con entrenamiento activo en tareas auditivas podría impulsar el aprendizaje. Sin embargo, se sabía menos sobre cómo interactúa la exposición pasiva con el aprendizaje activo en modelos animales maduros que podrían proporcionar más conocimientos biológicos.
El equipo de UC Berkeley se dio cuenta de que el aprendizaje automático también podría ofrecer algunas pistas. Los científicos informáticos han descubierto que los primeros modelos de redes neuronales preentrenados en grandes conjuntos de datos sin etiquetar pueden permitirles aprender tareas etiquetadas mucho más rápido con menos ejemplos de entrenamiento. El sistema auditivo puede emplear un truco similar, utilizando primero la exposición pasiva a sonidos sin etiquetar para optimizar su modelo interno del mundo, impulsando así el aprendizaje de tareas.
Los ratones aprenden más rápido después de escuchar pasivamente
Los investigadores se propusieron probar sistemáticamente si la exposición pasiva al sonido mejora el aprendizaje activo de categorías auditivas utilizando ratones entrenados para detectar patrones de sonido.
Los ratones tuvieron que clasificar los tonos cortos que cambiaban de tono como de frecuencia ascendente o descendente. Indicaron su elección metiendo la nariz en el puerto izquierdo o derecho de una cámara de prueba. A lo largo de múltiples sesiones de entrenamiento diarias, los ratones mejoraron cada vez más en la clasificación precisa de los sonidos.
Los científicos compararon grupos de ratones que recibieron el entrenamiento estándar con otros dos grupos. Un grupo obtuvo una exposición adicional al sonido pasivo al reproducir sonidos de fondo en sus jaulas antes del entrenamiento activo. Otro grupo de ratones escuchó sonidos pasivos intercalados durante la fase de aprendizaje activo y no sólo al principio.
En ambos casos, los ratones expuestos a sonidos extra pasivos mostraron un aprendizaje acelerado. Alcanzaron el rendimiento máximo de categorización más rápido que los ratones que solo recibieron entrenamiento activo. Esto demostró que la exposición pasiva al sonido puede mejorar el aprendizaje activo de habilidades auditivas en mamíferos maduros.
Los modelos de redes neuronales simulan aprendizajes biológicos
Para comprender qué mecanismos podrían permitir que la exposición pasiva confiriera beneficios de aprendizaje vistos desde el punto de vista conductual, los investigadores construyeron modelos computacionales que imitaban el procesamiento neuronal y el aprendizaje en el sistema auditivo.
Probaron diferentes arquitecturas, desde simples clasificadores lineales hasta redes neuronales multicapa. Algunos modelos utilizaron solo aprendizaje supervisado, donde las conexiones de red se ajustan en función de la coincidencia entre los resultados del modelo y las etiquetas precisas durante el entrenamiento. Se agregaron otros modelos en el entrenamiento previo no supervisado, donde se capturan patrones en la estructura de datos de entrada sin etiquetar antes de vincular las salidas a las etiquetas.
Los investigadores encontraron que las redes neuronales multicapa que esencialmente realizaban una detección de características no supervisada a partir de entradas de sonido pasivas seguidas de un ajuste fino supervisado se correspondían mejor con el rendimiento de aprendizaje de los ratones. Los modelos apuntaron a que la exposición pasiva conduce a representaciones sensoriales reorganizadas que permiten un aprendizaje activo más eficiente.
El entrelazado funciona mejor
Además de demostrar que la exposición pasiva aceleraba el aprendizaje, los experimentos revelaron que las presentaciones de sonido intercaladas a lo largo del entrenamiento conducían a un dominio más rápido que la escucha pasiva sólo al principio. Otros modelos computacionales ayudaron a explicar este resultado a través de lo que se conoce como congruencia entre las reglas de aprendizaje que impulsan las actualizaciones del modelo pasivo versus activo.
Cuando suceden juntos, los cambios supervisados y no supervisados en las conexiones neuronales se combinan entre sí, perfeccionando rápidamente las representaciones para permitir un rendimiento superior. Los investigadores descubrieron que sólo un puñado de sesiones pasivas intercaladas eran tan efectivas como días de exposición pasiva inicial.
Entonces, cuando tomes esa guitarra o empieces a grabar cintas en un idioma extranjero, no te lances directamente a la práctica intensa de inmediato. Asegúrate de complementar tu entrenamiento activo diario con escucha pasiva. Tu cerebro absorberá los sonidos y alcanzarás tus objetivos de aprendizaje en menos tiempo.
Este enfoque que combina la exposición pasiva con el aprendizaje activo proporciona una receta para un dominio más rápido de las habilidades del mundo real utilizando los procesos de aprendizaje naturales de nuestro cerebro. Los científicos que estudian cómo los animales y las IA aprenden nuevas tareas continúan descubriendo programas de entrenamiento óptimos que aprovechan los datos etiquetados y no etiquetados. Sin embargo, esta investigación ayuda al cerebro biológico o digital a mejorar al revelar una forma de impulsar el aprendizaje.
Sobre la autora
Robert Jennings es coeditor de InnerSelf.com con su esposa Marie T Russell. Asistió a la Universidad de Florida, al Instituto Técnico del Sur ya la Universidad de Florida Central con estudios en bienes raíces, desarrollo urbano, finanzas, ingeniería arquitectónica y educación primaria. Fue miembro del Cuerpo de Marines de los EE. UU. y del Ejército de los EE. UU. y estuvo al mando de una batería de artillería de campaña en Alemania. Trabajó en finanzas, construcción y desarrollo inmobiliario durante 25 años antes de fundar InnerSelf.com en 1996.
InnerSelf se dedica a compartir información que permita a las personas tomar decisiones informadas y perspicaces en su vida personal, por el bien de los comunes y por el bienestar del planeta. InnerSelf Magazine tiene más de 30 años de publicación impresa (1984-1995) o en línea como InnerSelf.com. Por favor apoye nuestro trabajo.
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Este artículo está licenciado bajo una licencia Creative Commons Reconocimiento-Compartir Igual 4.0. Atribuir al autor Robert Jennings, InnerSelf.com. Enlace de regreso al artículo Este artículo apareció originalmente en InnerSelf.com
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