La finale de la Coupe du monde bat son plein, le stade est plein à craquer, les supporters rugissent, les flashs fusent. Un tireur de coup franc se prépare, prend un élan et tire. Il s’était entraîné des milliers de coups francs auparavant, mais uniquement sur son terrain d’entraînement à domicile et non dans un stade de football bondé et bruyant avec des circumstances d’éclairage changeantes et des positions de tir changeantes. Parviendra-t-il encore à marquer ? Les neuroscientifiques du Centre allemand des primates (DPZ) – Institut Leibniz pour la recherche sur les primates et de l’Institut européen des neurosciences (ENI) à Göttingen ont voulu découvrir comment notre système visuel résout le défi des stimuli variables pour les processus d’apprentissage. Existe-t-il des stratégies au niveau neuronal qui conduisent à ce que la tâche soit néanmoins toujours réalisée avec la même overall performance ?
Dans une étude avec des sujets humains, ils ont découvert que de nombreux stimuli variables ne rendent pas nécessairement l’apprentissage d’une tâche additionally difficile, mais peuvent même conduire à de meilleures performances dans de nouvelles situations. Cela se produit par un processus de généralisation contrôlé par les neurones dans les zones supérieures du système visuel. Dans ce processus, ils ne traitent que les informations pertinentes pour la tâche, telles que le tir dans le but. Ils sont moins sensibles aux stimuli non pertinents tels que les autres disorders d’éclairage ou les positions de prise de vue. Par conséquent, une tâche peut toujours être effectuée en toute sécurité même si des stimuli non pertinents changent constamment. Pour le footballeur, cela signifie que des scenarios d’entraînement variables sont bénéfiques pour le processus d’apprentissage (Present Biology).
Un problème fondamental de la perception est de filtrer les informations pertinentes d’un environnement très variable. On sait que le système visuel y parvient en apprenant quelles informations sont constantes. Par exemple, nous reconnaissons toujours un chien comme un chien, même si notre place de vue modify ou qu’il porte une veste pour chien. Ce processus de généralisation améliore les performances perceptives et est appelé apprentissage perceptuel. La manière dont l’énorme variabilité de l’environnement affecte ce processus d’apprentissage n’était pas claire jusqu’à présent.
“Dans notre étude, nous voulions savoir comment le système visuel fait experience au défi de la variabilité et atteint toujours des performances d’apprentissage élevées”, a déclaré Giorgio Manenti, auteur principal de l’étude. “Auparavant, on supposait que les stimuli variables affectaient principalement l’apprentissage visuel. Cependant, cette variabilité peut également être un grand avantage pour l’apprentissage, car or truck elle peut faciliter la généralisation, l’application du comportement appris à de nouveaux stimuli. Cela n’a pas encore été démontré pour l’apprentissage de la notion visuelle.”
Les chercheurs ont fondé leur étude sur deux hypothèses. Dans la stratégie de généralisation, l’apprentissage repose sur des neurones qui ignorent les stimuli sans worth. Ainsi, dans l’exemple du tireur de coup franc, ils ne traitent que les informations sur le tir au but, mais pas les différents angles de tir ou les distances au but. Ces neurones siègent généralement à des étapes supérieures du traitement sensoriel. Dans la stratégie de spécialisation, l’apprentissage s’opère via des neurones qui sont étroitement accordés aux caractéristiques pertinentes et non pertinentes pour la tâche. Ces neurones peuvent fournir des informations très précises pour la tâche à accomplir. Ce faisant, ils traitent chaque élément d’information séparément. En conséquence, l’exécution des tâches est très précise, mais aucune généralisation ne se produit, et chaque nouvelle tâche nécessite de nouveaux neurones non formés auparavant pour traiter les stimuli. Les neurones spécialisés sont situés dans les premières étapes du traitement sensoriel.
Dans cette étude, quatre groupes de sujets ont été formés pour détecter de petites différences dans l’orientation d’un motif de ligne. La tâche pertinente était de détecter la pente dans le sens horaire ou antihoraire des lignes. Pour chacun des deux groupes, le nombre de lignes a été modifié au cours de l’expérience. C’était le stimulus non pertinent.
“Nous avons constaté que la variation du nombre de lignes pendant l’entraînement conduisait à une meilleure généralisation de l’exécution réelle de la tâche”, explique Giorgio Manenti. “Les sujets étaient toujours capables de reconnaître les différences d’orientation du motif de lignes, même lorsque le nombre de lignes était modifié. Ils étaient capables d’effectuer la tâche même lorsqu’on leur montrait des motifs de lignes entièrement nouveaux ou une nouvelle position sur l’écran. qui n’étaient pas apparus au cours de la formation. Ainsi, l’augmentation de la variabilité n’a pas entraîné une détérioration du processus d’apprentissage, mais plutôt une généralisation et même une amélioration des performances d’apprentissage.
Les simulations informatiques des programmes de formation dans les réseaux de neurones profonds artificiels ont confirmé la conjecture de la stratégie de généralisation. “Dans l’ensemble, l’étude montre que le style d’entraînement peut influencer la stratégie d’apprentissage du cerveau et donc peut-être aussi l’endroit où l’apprentissage a lieu dans le cerveau”, a déclaré Caspar Schwiedrzik, responsable du groupe de recherche Perception et Plasticité au DPZ et Neural Circuits and Groupe Cognition à l’ENI, synthèse des travaux. “Vous pouvez également dire que l’entraînement à la vision est similaire aux principes d’entraînement au football. Dans les deux cas, une plus grande variabilité dans l’entraînement permet de mieux relever de nouveaux défis.”