Новое исследование позволяет ученым по-новому взглянуть на то, как генетика играет решающую роль в том, как мы учимся.
Майкл Франк, доцент кафедры психологии и директор Лаборатории нейронных вычислений и познания в Университете Аризоны, возглавил команду, результаты которой будут опубликованы в октябре. 1 выпуск Early Edition, веб-сайта Proceedings of the National Academy of Sciences.
Фрэнк и его коллеги обнаружили связь с обучающим поведением в трех отдельных генах, связанных с дофамином. Дофамин – это нейромедиатор, химическое вещество в мозге, которое часто ассоциируется с удовольствием, обучением и другим поведением. Некоторые неврологические расстройства, такие как болезнь Паркинсона, также связаны с аномальным уровнем дофамина.
Исследование Фрэнка указывает на фундаментальные генетические различия между "положительный" а также "отрицательный" ученики.
"Все три гена влияют на функционирование дофамина в головном мозге, но по-разному и в разных частях мозга," Фрэнк сказал. "Гены предсказывали способность людей учиться как на положительных, так и на отрицательных результатах своих решений."
Два гена – DARPP-32 и DRD2 – предсказывали получение знаний о средней долгосрочной вероятности вознаграждений и наказаний, что мало чем отличается от ваших личных предпочтений в отношении того, почему, например, вы можете выбрать стейк вместо лосося.
"Делая такой выбор, вы явно не вспоминаете каждый отдельный положительный и отрицательный результат всех ваших предыдущих подобных выборов. Вместо этого вы часто следуете своей интуиции, которая может включать более неявное представление о вероятности вознаграждения за результаты, основанные на прошлом опыте," Фрэнк сказал.
Гены DARPP-32 и DRD2 контролируют функцию дофамина в области мозга, называемой полосатым телом, что считается необходимым для такого типа неявного обучения с вознаграждением. Третий ген, COMT, не предсказывал долгосрочное обучение вознаграждению или наказанию, а вместо этого предсказывал склонность человека к изменению стратегии выбора после единичного случая отрицательной обратной связи. Фрэнк сказал, что этот ген влияет на функцию дофамина в префронтальной коре головного мозга, области, связанной с сознательной обработкой данных и рабочей памятью. Это было бы похоже на переключение со стейка на лосось после того, как вы вспомнили свой последний опыт с пережаренным стейком.
Общая исследовательская программа была разработана для тестирования компьютерной модели, моделирующей ключевые роли дофамина в обучении с подкреплением в различных частях мозга, что было мотивировано целым рядом биологических исследований.
"Причина, по которой мы в первую очередь рассматривали эти три отдельных гена из огромного числа возможных генов, заключается в том, что у нас есть компьютерная модель, которая исследует, как дофамин опосредует такие процессы подкрепления в полосатом теле и префронтальной коре," Фрэнк сказал. "Модель делает конкретные прогнозы относительно того, как тонкие изменения в различных аспектах функции дофамина могут влиять на поведение, и один из способов ответить на этот вопрос – проверить отдельные гены."
Среди доказательств, включенных в модель и мотивирующих генетическое исследование, есть исследования, показывающие, что всплески производства дофамина следуют за неожиданными вознаграждениями. И наоборот, производство дофамина снижается, когда вознаграждение ожидается, но не получено.
Чтобы проверить свою гипотезу, исследователи собрали ДНК 69 здоровых людей, которых попросили выполнить компьютерную программу обучения. Добровольцев попросили выбрать один из двух японских иероглифов, которые появлялись на экране и были "награжден" для "верный" ответ, и "наказан" для "неверный" один.
Фрэнк сказал, что необходимы дополнительные исследования, чтобы подтвердить, что генетические эффекты сопровождаются изменениями поведения, связанными с мозгом. Но, по его словам, исследование предлагает понимание генетической основы различий в обучении и понимание того, как улучшить человеческое познание и обучение, как нормальное, так и ненормальное.
"Понимание того, как дофаминергические вариации влияют на процессы обучения и принятия решений, может иметь серьезные последствия для популяций пациентов, таких как (страдающие) болезнью Паркинсона, синдромом дефицита внимания с гиперактивностью и шизофренией," Фрэнк сказал. "Генетика также может помочь нам идентифицировать людей, которые могут извлечь выгоду из различных типов учебной среды в классе."
Источник: Университет Аризоны