Reti neurali e topi: come l’addestramento modella l’apprendimento

Un topo riceve una ricompensa quando risponde a schemi temporizzati di odori. Presso University of Utah Health, i ricercatori hanno sottoposto una rete neurale a una versione computazionale di quella sfida e hanno scoperto che l’ordine dell’addestramento modificava sia la sua accuratezza sia i suoi schemi di attività, proprio come accadeva nei cervelli viventi.

Il difficile compito richiedeva una risposta specifica dopo due stimoli di durata diversa, una prova «go», e nessuna risposta quando i due stimoli avevano la stessa durata, una prova «no-go». I ricercatori hanno prima addestrato alcune reti esclusivamente sulle prove «go», poi hanno introdotto il compito completo. Queste reti hanno imparato la versione complessa con maggiore accuratezza rispetto alle reti addestrate fin dall’inizio sull’intera sfida.

La differenza emergeva negli errori. Le reti che saltavano la fase più semplice spesso rispondevano troppo presto, reagendo dopo il primo stimolo lungo. Gli animali viventi commettono lo stesso errore prevedibile quando l’addestramento è strutturato male, offrendo al modello computazionale un modo per suggerire come i cervelli reali possano imparare — e fallire.

I ricercatori hanno poi misurato l’attività a livello neuronale nei topi nella corteccia entorinale mediale, una regione cerebrale coinvolta nell’apprendimento dei compiti. Gli schemi corrispondevano in linea generale a quelli adottati dalle reti neurali: entrambi attraversavano un ciclo durante una prova, concludendolo più o meno nello stato iniziale, ed entrambi deviavano da quel percorso quando era richiesta una risposta. «Possiamo usare questi modelli complessi per elaborare previsioni specifiche», ha dichiarato Jack Bowler, primo autore dello studio.

Nell’immediato, il vantaggio riguarda la ricerca: Bowler afferma che la modellazione ha aiutato il team a raggiungere più rapidamente ipotesi utili e a ridurre il numero di animali necessari per i test. Nel lungo periodo, potrebbe consentire di strutturare meglio i programmi di addestramento e offrire nuovi indizi sulle malattie che compromettono il pensiero complesso. Il lavoro resta però uno studio sulle reti neurali e sui topi: nessun programma di apprendimento o trattamento per esseri umani è stato testato.