Mais variabilidade ajuda a aprender
Em um estudo com seres humanos, eles descobriram que muitos estímulos variáveis não necessariamente tornam a aprendizagem de uma tarefa mais difícil, mas podem até levar a um melhor desempenho sob novas condições. Isso acontece através de um processo de generalização controlado por neurônios em áreas superiores do sistema visual. Nesse processo, eles só processam informações relevantes para a tarefa, como o chute para o gol. Eles são menos sensíveis a estímulos irrelevantes, como outras condições de iluminação ou posições de disparo. Como resultado, uma tarefa ainda pode ser executada com segurança, mesmo que estímulos irrelevantes estejam em constante mudança. Para o jogador de futebol, isso significa que situações variáveis de treinamento são benéficas para o processo de aprendizagem (Biologia Atual).
Um problema fundamental da percepção é filtrar informações relevantes de um ambiente altamente variável. Sabe-se que o sistema visual consegue isso aprendendo quais informações são constantes. Por exemplo, sempre reconhecemos um cão como um cão, mesmo que nosso ponto de vista mude ou ele use uma jaqueta de cachorro. Esse processo de generalização melhora o desempenho perceptivo e é chamado de aprendizagem perceptiva. Como a enorme variabilidade no ambiente afeta esse processo de aprendizagem não estava claro até agora.
“Em nosso estudo, queríamos descobrir como o sistema visual lida com o desafio da variabilidade e ainda alcança alto desempenho de aprendizagem”, disse Giorgio Manenti, principal autor do estudo. “Anteriormente, assumia-se que os estímulos variáveis afetam principalmente a aprendizagem visual. No entanto, essa variabilidade também pode ser uma grande vantagem para a aprendizagem, pois pode facilitar a generalização, a aplicação do comportamento aprendido a novos estímulos. Isso ainda não foi demonstrado para a aprendizagem perceptiva visual.”
Os pesquisadores basearam seu estudo em duas hipóteses. Na estratégia de generalização, a aprendizagem depende de neurônios que ignoram estímulos sem importância. Assim, no exemplo do cobrador de falta, eles processam apenas as informações sobre o tiro a gol, mas não os diferentes ângulos de tiro ou distâncias para o gol. Esses neurônios geralmente ficam em etapas mais altas do processamento sensorial. Na estratégia de especialização, a aprendizagem opera através de neurônios que estão intimamente sintonizados com características relevantes para a tarefa e irrelevantes. Esses neurônios podem fornecer informações altamente precisas para a tarefa em questão. Ao fazer isso, eles processam cada informação separadamente. Como resultado, o desempenho da tarefa é muito preciso, mas nenhuma generalização ocorre, e cada nova tarefa requer neurônios novos e previamente não treinados para processar os estímulos. Neurônios especializados estão localizados nas primeiras etapas do processamento sensorial.
Neste estudo, quatro grupos de sujeitos foram treinados para detectar pequenas diferenças na orientação de um padrão de linha. A tarefa relevante era detectar a inclinação das linhas no sentido horário ou anti-horário. Para cada um dos dois grupos, o número de linhas foi alterado durante o experimento. Esse foi o estímulo irrelevante.
“Descobrimos que a variação do número de linhas durante o treinamento levou a uma melhor generalização do desempenho real da tarefa”, explica Giorgio Manenti. “Os sujeitos ainda foram capazes de reconhecer as diferenças na orientação do padrão de linha, mesmo quando o número de linhas foi alterado. Eles foram capazes de executar a tarefa mesmo quando lhes foram mostrados padrões de linha inteiramente novos ou uma nova posição na tela que não havia aparecido durante o treinamento. Assim, o aumento da variabilidade não fez com que o processo de aprendizagem se deteriorasse, mas sim generalizasse e até melhorasse o desempenho da aprendizagem.”
Simulações computacionais dos programas de treinamento em redes neurais profundas artificiais confirmaram a conjectura da estratégia de generalização. “No geral, o estudo mostra que o tipo de treinamento pode influenciar a estratégia de aprendizagem do cérebro e, portanto, possivelmente também o lugar onde a aprendizagem ocorre no cérebro”, disse Caspar Schwiedrzik, chefe do grupo de pesquisa de Percepção e Plasticidade da DPZ e do grupo de Circuitos Neurais e Cognição da ENI, resumindo o trabalho. “Você também pode dizer que o treinamento em visão é semelhante aos princípios de treinamento no futebol. Em ambos, mais variabilidade no treinamento leva a ser mais capaz de enfrentar novos desafios.”
