观看并学习：大脑如何通过观察来获得知识

人类有很多方法可以学习如何做新事物。其中一个方式是通过观察：看另一个人执行任务，然后做他们所做的事。想想一个孩子，了解如何通过观察他们的父母，因为他们为杂货支付或打个电话来“成人”。

长期以来已经理解有两种类型的观察学习：模仿和仿真。模仿是当一个人复制另一个人的行为来实现相同的目标。例如，如果您观看数字拨号以打开一个安全，以便您也可以打开它。另一方面，当某人看另一个人来实现目标时，仿真发生，即在没有复制其他人的行为的情况下，才能实现同样的目标。在这种情况下，您可能会观看此人打开保险箱，请参阅内部有贵重物品，然后随后用锯打开它。

在CALTECH进行的一项新的研究表明，大脑如何在负责这些学习中的每一个的两个神经系统之间选择。出现在神经元期刊的研究首次揭示了大脑在面对观察学习任务时选择哪种策略的策略。

该研究由Caroline Charpentier领导，这是一个神经科学博士学位学者，在人文社会科学划分教授John O'Doherty的实验室工作。

“取决于上下文，有时仿制效果最佳，有时仿真更可靠。在这里，我们希望展示大脑是否可以通过并行地跟踪两种策略，并在特定的背景下自适应地选择最佳策略，“Charpentier说。

在该研究中，将参与者置于功能性磁共振成像（FMRI）机器中，因此可以在执行观测学习任务时监测其大脑活动。一旦进入机器，它们就会介绍虚拟插槽机，这些机器可以分配三种颜色的令牌：红色，绿色或蓝色。在给定时间只有一个令牌颜色的货币价值，但参与者没有被告知哪些颜色是。它们直接提供的唯一信息是特定插槽机将分配给定颜色的令牌的概率。

当另一个人的目标的仿真变得太难时，脑力诉诸模仿学习。

在大多数审判​​中，参与者被要求观察另一个人扮演老虎机，并被告知这个人全面了解哪种颜色有价值。通过观看另一个人挑选的插槽机播放，他们可以获得有助于提高他们在转向播放时收到有价值的令牌的机会的信息。

然而，由于研究人员对参与者在观看其他人在观看时使用的观察学习策略进行了辨别的研究人员，因此研究人员创造了两种不同的试验方案。在一种情况下，允许参与者与他们观察的人一起玩相同的老虎机。由于他们发挥了同一台机器，参与者可以模仿对方的行为，从而从事模仿观察学习。在其他场景中，参与者无法播放相同的机器，这阻止了它们简单地模仿其他玩家的动作并强迫他们使用仿真学习策略。

Charpentier表示FMRI数据显示，这些策略中的每一个都与大脑的特定部分中的活动相关。

“模仿倾向于依赖于我们称为大脑的镜子系统的地区，这在某人执行动作时是有效的，例如抓住表格的对象，或者当他们观看其他人执行相同的动作时，”她说。“仿真策略映射了更多信息，用于推断另一个人的思想和目标，或基本上将自己放在别人的鞋子上并试图思考他们会想到的。”

Charpentier补充说，一旦研究团队完成了参与者的大脑扫描，他们就可以建立了参与者如何从观察到的球员学习的数学模型，并在老虎机之间选择。该模型表明，该决定采用策略的决定是通过仿真策略的可靠性来决定，结果显示了几个脑区中这种“仿真可靠性”信号的证据。

“如果仿真是可靠的，这些区域更加活跃，更容易使用仿真，而如果仿真不可靠或过于不确定这些区域较不可能活跃，我们更喜欢模仿，”她说。“换句话说，我们的行为是两种策略的组合，大脑可以重视哪一个在任何时间点最佳。”

Charpentier说，前进，她想调查涉及观察学习的大脑区域的相互作用，或他们所谓的功能连通性。此外，她想看看大脑是否遵循类似模型来选择其他类型的学习之间的类似模型：例如，如果一个人必须在学习或从观察中学习之间进行学习。

参考：“一名神经计算账户在人类观察学习期间选择模仿和目标仿真之间的仲裁”，Caroline C. Charpentier，Kiyohito Igaya和John P. O'Doherty，19世纪3月17日，Neuron.doi：
10.1016 / J.NEURON.2020.02.028BIORXIV：
10.1101/828723

本文以3月17日神经元出现“在人类观察学习期间，在人类观察学习期间选择模仿与目标仿真之间的神经计算账户”的论文。Charpentier的共同作者包括Kiyohito IIYAGA和John O'Doherty。该研究的资金由国家心理健康研究所（Caltech Conte Cento社会决策中的神经生物学中心）提供。