在這篇文章中
- 為什麼動物的學習速度比它們看起來的還要快
- 感覺皮質如何揭示隱藏的認知能力
- 了解和執行之間的區別
- 傳統神經科學為何未能達標
- 這將如何重塑我們對教育和行為的理解
我們如何學習得比想像的更快
作者：亞歷克斯‧喬丹 (Alex Jordan)，InnerSelf.com幾十年來，神經科學一直將學習描述為一個漸進的過程。例如，老鼠似乎需要數百次試驗才能完成哪怕是最基本的任務。人們也認為人類需要重複、強化和時間才能真正學到一些東西。但一項開創性的研究發表於 性質 約翰霍普金斯大學的研究人員的研究徹底顛覆了這個想法。
研究團隊利用高解析度腦部影像技術追蹤了小鼠聽覺皮質神經元的活動，觀察小鼠如何將音調與動作聯繫起來——具體來說，就是何時舔舐以獲得獎勵，何時不舔舐。傳統上，人們認為這種任務需要數百甚至數千次嘗試才能學會。但研究人員發現了一些令人驚訝的事情：老鼠的大腦顯示它們在 20 到 40 次試驗內就已經學會了這項任務。那麼他們為什麼仍然犯錯呢？
學習不是表現
答案既簡單又具有革命性：表現不同於學習。老鼠很快就掌握了知識，但選擇對其進行測試。也就是說，它們知道該做什麼，但偶爾會舔錯球桿——這並不是出於無知，而是出於好奇。就好像他們在問：“這條規則還適用嗎？”
從人類的角度來看，想像一個孩子，他已經知道觸摸熱爐是危險的，但為了確保安全，他還是決定把手放在附近。或者一個學生理解數學公式，但嘗試不同的方法來看看會發生什麼。這些並不是混亂的跡象；它們是探索的跡象。現在，我們第一次有證據表明這種區別在神經層面上發揮作用。
重寫感覺皮質的作用
傳統上，感覺皮質被視為被動參與者——僅負責處理聲音、視覺或觸覺等輸入。人們認為，推理、學習或決策等高階認知功能存在於其他地方。但約翰霍普金斯大學的研究小組發現，感覺皮質不僅在學習過程中活躍，而且還驅動學習。
出現了兩種不同的神經特徵。其中一個是「獎勵預測」訊號，它在老鼠學習的早期就形成了，並隨著老鼠熟練程度的提高而消失。即使老鼠犯了錯誤，也會出現這種訊號，表示大腦正在預測結果並即時調整。當使用光遺傳學破壞該訊號時，學習速度會急劇減慢。
第二個訊號與性能相關。另一組神經元控制著對舔舐行為的抑制——這對於改善任務執行至關重要。這兩個神經系統（一個用於獲取知識，另一個用於應用知識）功能不同，但卻共存於大腦的同一小區域內。這就像發現你當地的圖書館也兼作高科技指揮中心一樣。
錯誤中的聰明一面
這項研究最具啟發性的結論之一是，錯誤並不一定是失敗的跡象。相反，它們可能代表一種深思熟慮的認知策略。老鼠不是學習遲緩的人，而是聰明的測試者。這種區別對於我們如何解釋動物和人類的行為至關重要，特別是在教育或治療環境中。
孩子們經常因為「不夠努力」而受到懲罰，而實際上，他們正在探索一個概念的邊緣以更深入地理解它？有多少學習障礙是根據觀察到的表現來診斷的，而沒有考慮到知識和表達可能暫時不同步？
對人類的影響
如果學習和表現之間的這種分離存在於老鼠身上，那麼我們完全有理由相信這種分離也存在於人類身上。研究的首席神經科學家 Kishore Kuchibhotla 強調，感覺皮質不僅僅是被動的基礎設施，它也是決策的積極參與者。這改變了我們對學習、記憶甚至智力的看法。
儘管這項研究表明，大腦中的想法可能要到很晚才會在行為中體現出來，但世界各地的教育系統仍然依賴測驗來衡量知識水平。了解和展示之間的差距應該讓我們重新思考我們如何教學、如何測試以及如何理解兒童的發展里程碑。
這項發現顛覆了數十年的神經科學研究。我們對大腦可塑性的許多看法——認為大腦可塑性是緩慢的、分散的、自上而下驅動的——現在看來並不完整。相反，大腦似乎甚至在主要感覺區域也擁有模組化系統，能夠快速學習和特定行為的控制。
這對長期存在的認知處理模式提出了質疑。這表明，大腦不僅針對速度進行了最佳化，還針對策略進行了最佳化——在快速學習的需求與謹慎地運用知識之間取得平衡。它還表明，表面上的猶豫或錯誤可能是智慧的、經過風險校準的學習方法的一部分。
為什麼這會改變一切
這項研究不僅加深了我們對老鼠學習方式的理解。它重新定義了有關學習本身的整個爭論。透過區分習得和表達，它為我們提供了一個新的視角來觀察從早期兒童教育到人工智慧發展到心理治療策略的一切。簡而言之，它可以幫助我們解碼大腦在學習過程中所做的即時選擇。
它也反駁了「錯誤是壞事」這簡單的觀念。有時，錯誤證明學習正在進行中——系統正在測試、探索和驗證知識。光是這種洞察力就能幫助我們重新審視學習方式──在家裡、在學校、在政策上。
因此，下次當您看到有人犯錯時，請考慮一下：也許他們已經解決了。他們只是想看看世界是否改變了主意。
關於作者
亞歷克斯喬丹 (Alex Jordan) 是 InnerSelf.com 的特約撰稿人
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文章回顧
快速學習發生在感覺皮層，長期以來認為感覺皮質是大腦中僅處理輸入的部分。新的研究表明，動物（也可能包括人類）所知道的東西比它們表現出來的要多，這將學習行為與學習的外在表現區分開來。這可能會徹底改變教育、心理學以及我們對智力本身的理解。
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