Aprender uma nova habilidade geralmente requer praticá-la ativamente por meio de tentativa e erro e, ao mesmo tempo, obter feedback sobre seu desempenho. No entanto, os cientistas descobriram que a exposição passiva a informações relevantes também pode impulsionar a aprendizagem, mesmo sem formação direta 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 de computador simulando redes neurais no cérebro que mostraram como a exposição passiva poderia mudar a forma como a informação sensorial é representada e facilitar a ligação com as respostas corretas.
Os resultados, publicados em Neuroscience, fornecem insights sobre métodos de treinamento mais eficientes que combinam aprendizagem passiva e ativa. Esta abordagem híbrida poderia ajudar a aprender habilidades do mundo real, como treinamento de instrumentos musicais ou aquisição de linguagem em adultos e crianças.
Os ingredientes principais: esforço, prática e feedback
Aprender uma nova habilidade perceptiva requer tomar decisões ativamente sobre a tarefa e obter feedback sobre essas escolhas. Digamos que você esteja tentando categorizar melhor os sons como de alta ou baixa frequência. Você ouviria os tons, adivinharia se eles soavam altos ou baixos e seria informado se sua escolha estava correta. Esse processo de escolha, feedback e ajuste em circuito fechado treina os circuitos de tomada de decisão do cérebro.
Ouvir passivamente sons de fundo não deve ajudar nesse processo de aprendizagem ativo. Você não está tomando nenhuma decisão ou sendo informado se está certo ou errado. Mas os humanos e outros animais são constantemente expostos diariamente a informações sensoriais, mesmo quando não praticam deliberadamente uma habilidade. Os cientistas da UC Berkeley questionaram se o cérebro poderia explorar esta exposição passiva de forma oportunista.
Dicas de pesquisas anteriores sobre aprendizagem passiva
Os pesquisadores foram inspirados por estudos anteriores que mostram que a exposição precoce a sons pode estimular o desenvolvimento do sistema auditivo dos animais. Ratos bebês criados em um ambiente com certos sons repetidos 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 sabia sobre como a exposição passiva interage com a aprendizagem ativa em modelos animais maduros 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 primeiro pré-treinamento de modelos de redes neurais em grandes conjuntos de dados não rotulados pode permitir que eles aprendam tarefas rotuladas muito mais rapidamente com menos exemplos de treinamento. O sistema auditivo pode empregar um truque semelhante, primeiro usando a exposição passiva a sons não rotulados para otimizar o seu modelo interno do mundo, impulsionando assim a aprendizagem de tarefas.
Ratos aprendem mais rápido após escuta passiva
Os pesquisadores decidiram testar sistematicamente se a exposição passiva ao som melhora o aprendizado ativo da categoria auditiva usando ratos treinados para detectar padrões sonoros.
Os ratos tiveram que classificar tons curtos de mudança de tom como crescentes ou decrescentes de frequência. Eles indicaram sua escolha enfiando o nariz na porta esquerda ou direita de uma câmara de testes. Ao longo de várias sessões diárias de treinamento, os ratos ficaram cada vez melhores na categorização precisa dos sons.
Os cientistas compararam grupos de ratos que receberam o treinamento padrão com outros dois grupos. Um grupo obteve exposição sonora passiva adicional reproduzindo sons de fundo em suas gaiolas antes do treinamento ativo. Outro grupo de ratos ouviu sons passivos intercalados durante a fase de aprendizagem ativa, e não apenas no início.
Em ambos os casos, os ratos expostos a sons passivos extras apresentaram aprendizagem acelerada. Eles atingiram o desempenho máximo de categorização mais rapidamente do que os ratos que apenas recebiam treinamento ativo. Isto demonstrou que a exposição passiva ao som pode melhorar a aprendizagem de habilidades auditivas ativas em mamíferos maduros.
Modelos de redes neurais simulam aprendizados biológicos
Para entender quais mecanismos podem permitir que a exposição passiva confira benefícios de aprendizagem vistos 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 aprendizagem supervisionada, onde as conexões de rede são ajustadas com base na correspondência entre os resultados do modelo e rótulos precisos durante o treinamento. Outros modelos foram adicionados no pré-treinamento não supervisionado, onde os padrões na estrutura dos dados de entrada não rotulados são capturados antes de vincular os resultados aos rótulos.
Os pesquisadores descobriram que as redes neurais multicamadas que essencialmente faziam a detecção não supervisionada de recursos a partir de entradas de som passivas, seguidas de um ajuste fino supervisionado, correspondiam melhor ao desempenho de aprendizagem dos ratos. Os modelos apontaram para a exposição passiva levando a representações sensoriais reorganizadas que permitem uma aprendizagem ativa mais eficiente.
A intercalação funciona melhor
Além de mostrar 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 aprendizagem que impulsionam atualizações de modelos passivos versus ativos.
Quando acontecem juntas, as mudanças supervisionadas e não supervisionadas nas conexões neurais se combinam, 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.
Portanto, ao pegar aquela guitarra ou começar a gravar fitas em um idioma estrangeiro, não mergulhe imediatamente na prática hardcore. Certifique-se de complementar seu treinamento ativo diário com escuta passiva. Seu cérebro absorverá os sons e você atingirá seus objetivos de aprendizagem em menos tempo.
Esta abordagem que combina a exposição passiva com a aprendizagem ativa fornece uma receita para um domínio mais rápido de competências do mundo real, utilizando os processos naturais de aprendizagem do nosso cérebro. Os cientistas que estudam como os animais e as IAs aprendem novas tarefas continuam a descobrir horários de treino ideais que aproveitam dados rotulados e não rotulados. No entanto, esta pesquisa ajuda o cérebro biológico ou digital a ter sucesso, revelando uma forma de impulsionar a aprendizagem.
Sobre o autor
Robert Jennings é co-editor de InnerSelf.com com sua esposa Marie T Russell. Ele frequentou a University of Florida, o Southern Technical Institute e a University of Central Florida com estudos em imóveis, desenvolvimento urbano, finanças, engenharia arquitetônica e ensino fundamental. Ele era membro do Corpo de Fuzileiros Navais dos EUA e do Exército dos EUA, tendo comandado uma bateria de artilharia de campo na Alemanha. Ele trabalhou em finanças imobiliárias, construção e desenvolvimento por 25 anos antes de fundar a InnerSelf.com em 1996.
InnerSelf se dedica a compartilhar informações que permitem que as pessoas façam escolhas educadas e perspicazes em suas vidas pessoais, para o bem dos comuns e para o bem-estar do planeta. A InnerSelf Magazine está em seus mais de 30 anos de publicação impressa (1984-1995) ou online como InnerSelf.com. Por favor, apoiem o nosso trabalho.
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Este artigo está licenciado sob uma Licença 4.0 da Creative Commons Attribution-Share Alike. Atribuir o autor Robert Jennings, InnerSelf.com. Link de volta para o artigo Este artigo foi publicado originalmente em InnerSelf.com
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