Aprender uma nova habilidade geralmente requer prática ativa por meio de tentativa e erro, com feedback sobre o desempenho. No entanto, cientistas descobriram que a exposição passiva a informações relevantes também pode impulsionar o aprendizado, mesmo sem treinamento direto ou feedback.
Pesquisadores da UC Berkeley demonstraram recentemente esse efeito em ratos aprendendo a categorizar sons. Eles descobriram que a exposição passiva a sons antes ou durante o treinamento ativo ajudou os ratos a aprenderem mais rápido. Os cientistas também construíram modelos computacionais simulando redes neurais no cérebro, que mostraram como a exposição passiva pode alterar a forma como a informação sensorial é representada e facilitar a associação com as respostas corretas.
Os resultados, publicados em Neuroscience, fornecem informações sobre métodos de treinamento mais eficientes que combinam aprendizagem passiva e ativa. Essa abordagem híbrida pode ajudar no aprendizado de habilidades práticas, como o treinamento com instrumentos musicais ou a aquisição de linguagem, tanto em adultos quanto em crianças.
Os ingredientes principais: Esforço, Prática e Feedback
Aprender uma nova habilidade perceptiva exige tomar decisões ativamente sobre a tarefa e receber feedback sobre essas escolhas. Digamos que você esteja tentando categorizar melhor os sons como de alta ou baixa frequência. Você ouviria os tons, tentaria adivinhar se eles soavam agudos ou graves e receberia uma resposta informando se sua escolha estava correta. Esse processo de circuito fechado de escolha, feedback e ajuste treina os circuitos de tomada de decisão do cérebro.
Ouvir sons de fundo passivamente não deveria ajudar nesse processo de aprendizagem ativa. Você não está tomando decisões nem recebendo feedback sobre se está certo ou errado. Mas humanos e outros animais são constantemente expostos a informações sensoriais diariamente, mesmo sem praticar uma habilidade deliberadamente. Os cientistas da UC Berkeley se perguntaram se o cérebro poderia explorar essa exposição passiva de forma oportunista.
Pesquisas anteriores sugerem aprendizagem passiva.
Os pesquisadores se inspiraram em estudos anteriores que mostram que a exposição precoce a sons pode preparar o sistema auditivo em desenvolvimento dos animais. Ratos bebês criados em um ambiente com certos sons repetitivos tornam-se melhores em discriminar sons semelhantes posteriormente.
Em humanos adultos, algumas pesquisas também sugeriram que intercalar sessões de escuta passiva com treinamento ativo em tarefas auditivas poderia impulsionar o aprendizado. No entanto, pouco se sabe sobre como a exposição passiva interage com o aprendizado ativo em modelos animais adultos que poderiam fornecer mais informações biológicas.
A equipe da UC Berkeley percebeu que o aprendizado de máquina também poderia oferecer algumas pistas. Cientistas da computação descobriram que o pré-treinamento de modelos de redes neurais em grandes conjuntos de dados não rotulados permite que eles aprendam tarefas rotuladas muito mais rapidamente, com menos exemplos de treinamento. O sistema auditivo pode empregar um truque semelhante, usando inicialmente a exposição passiva a sons não rotulados para otimizar seu modelo interno do mundo, impulsionando assim o aprendizado da tarefa.
Os ratos aprendem mais rápido após escuta passiva.
Os pesquisadores propuseram-se a testar sistematicamente se a exposição passiva ao som melhora a aprendizagem ativa de categorias auditivas, utilizando ratos treinados para detectar padrões sonoros.
Os ratos tinham que classificar tons curtos com variação de tom como ascendentes ou descendentes em frequência. Eles indicavam sua escolha enfiando o nariz na porta esquerda ou direita de uma câmara de teste. Ao longo de várias sessões diárias de treinamento, os ratos se tornaram cada vez melhores em categorizar os sons com precisão.
Os cientistas compararam grupos de ratos que receberam o treinamento padrão com outros dois grupos. Um grupo recebeu exposição passiva adicional a sons, através da reprodução de sons de fundo em suas gaiolas antes do treinamento ativo. O outro grupo de ratos ouviu sons passivos intercalados ao longo da fase de aprendizado ativo, em vez de apenas no início.
Em ambos os casos, os ratos expostos a sons passivos adicionais apresentaram aprendizado acelerado. Eles atingiram o pico de desempenho na categorização mais rapidamente do que os ratos que receberam apenas treinamento ativo. Isso demonstrou que a exposição a sons passivos pode aprimorar o aprendizado de habilidades auditivas ativas em mamíferos adultos.
Modelos de redes neurais simulam aprendizados biológicos
Para entender quais mecanismos poderiam permitir que a exposição passiva conferisse benefícios de aprendizagem observados comportamentalmente, os pesquisadores construíram modelos computacionais que imitam o processamento neural e a aprendizagem no sistema auditivo.
Eles testaram diferentes arquiteturas, desde classificadores lineares simples até redes neurais multicamadas. Alguns modelos utilizaram apenas aprendizado supervisionado, no qual as conexões da rede são ajustadas com base na correspondência entre as saídas do modelo e os rótulos corretos durante o treinamento. Outros modelos incluíram pré-treinamento não supervisionado, no qual padrões na estrutura dos dados de entrada não rotulados são capturados antes de vincular as saídas aos rótulos.
Os pesquisadores descobriram que as redes neurais multicamadas, que essencialmente realizavam detecção não supervisionada de características a partir de entradas sonoras passivas, seguida de ajuste fino supervisionado, apresentavam o melhor desempenho de aprendizado dos ratos. Os modelos indicaram que a exposição passiva leva à reorganização das representações sensoriais, o que possibilita um aprendizado ativo mais eficiente.
A intercalação funciona melhor.
Além de demonstrar que a exposição passiva acelerou o aprendizado, os experimentos revelaram que apresentações sonoras intercaladas ao longo do treinamento levaram a um domínio mais rápido do que a escuta passiva apenas no início. Modelagens computacionais adicionais ajudaram a explicar esse resultado por meio do que é conhecido como congruência entre as regras de aprendizado que orientam as atualizações passivas versus ativas do modelo.
Quando ocorrem simultaneamente, as mudanças supervisionadas e não supervisionadas nas conexões neurais se potencializam, aprimorando rapidamente as representações para permitir um desempenho superior. Os pesquisadores descobriram que apenas algumas sessões passivas intercaladas são tão eficazes quanto dias de exposição passiva inicial.
Então, ao pegar um violão ou começar a ouvir gravações de idiomas estrangeiros, não se jogue de cabeça na prática intensa imediatamente. Certifique-se de complementar seu treino ativo diário com a escuta passiva. Seu cérebro absorverá os sons e você atingirá seus objetivos de aprendizado em menos tempo.
Essa abordagem, que combina exposição passiva com aprendizado ativo, oferece uma receita para o domínio mais rápido de habilidades práticas, utilizando os processos naturais de aprendizado do nosso cérebro. Cientistas que estudam como animais e inteligências artificiais aprendem novas tarefas continuam descobrindo cronogramas de treinamento ideais que aproveitam dados rotulados e não rotulados. No entanto, essa pesquisa ajuda o cérebro biológico ou digital a alcançar o sucesso, revelando uma maneira de impulsionar o aprendizado.
Sobre o autor
Robert Jennings Robert Russell é coeditor do InnerSelf.com, uma plataforma dedicada a empoderar indivíduos e promover um mundo mais conectado e equitativo. Veterano do Corpo de Fuzileiros Navais e do Exército dos EUA, Robert utiliza suas diversas experiências de vida, desde o trabalho no mercado imobiliário e na construção civil até a criação do InnerSelf.com com sua esposa, Marie T. Russell, para trazer uma perspectiva prática e realista aos desafios da vida. Fundado em 1996, o InnerSelf.com compartilha insights para ajudar as pessoas a fazerem escolhas conscientes e significativas para si mesmas e para o planeta. Mais de 30 anos depois, o InnerSelf continua a inspirar clareza e empoderamento.
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Este artigo está licenciado sob uma Licença Creative Commons Atribuição-Compartilha Igual 4.0. Atribua a autoria ao autor. Robert Jennings, InnerSelf.com. Link para o artigo Este artigo apareceu originalmente em InnerSelf.com
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