Настройка скорости обучения

Механизмы обучения в базальных ганглиях в целом хорошо изучены. Нейроны в коре формируют синаптические окончания на средних шипиковых нейронах стриатума. При их совместной работе в процессе обучения меняется сила связей в этих синапсах.

Однако обучение происходит не постоянно. Еще одна популяция нейронов в стриатуме – интернейроны, блокируют этот процесс. Обучение происходит только во время периодических пауз в активности интернейронов. Поэтому длительность их пауз фактически определяет скорость обучения. Чем они короче, тем обучение быстрее.

Известно, что в базальных ганглиях есть и окончания нейронов, использующих в качестве медиатора дофамин. Выброс дофамина увеличивается при обнаружении значимых стимулов. Дофамин ослабляет торможение, которое интернейроны оказывают на обучение, удлиняя паузы в их разрядах. Временное окно для обучения расширяется. Поэтому, когда мы сталкиваемся с важными стимулами, то обучение идет активнее.

Теперь оказалось, что выделяемый вместе с дофамином SHH действует противоположным образом: укорачивает паузы активности интернейронов базальных ганглиев (Uribe-Cano, Kottmann, 2026). Исследователи выявили конкретные белки в интернейронах, через которые SHH оказывает такой эффект.

В итоге у нас получается контур, включающий четыре ключевых элемента. Синапсы между нейронами коры и базальных ганглиев – это место, где происходит обучение. Интернейроны базальных ганглиев регулируют скорость обучения через периодическую блокировку этого процесса. А дофаминергические нейроны могут как ослаблять, так и усиливать такую блокировку.

Легко понять, зачем нужно ускорять обучение. Но зачем нужен такой тонкий механизм, который замедляет обучение? Оказалось, что без этого ограничителя обучение идёт быстрее, но результат становится более ригидным. Поведение становится чрезмерно закреплённым и утрачивает способность к гибкой коррекции. Мы обучаемся, но не готовы отказаться от выученного, если оно становится не актуальным.

Получается, что белок SHH не даёт дофамину слишком быстро «цементировать» привычку, сохраняя окно для переобучения. Этот механизм ограничивает скорость закрепления нового опыта, чтобы сохранить способность переучиваться.

Uribe-Cano S., Kottmann A.H. (2026). The GPCR Smoothened on cholinergic interneurons modulates dopamine-associated acetylcholine dynamics, learning, and effort management. Iscience, 29(5), p. 1-26.

#learning #flexibility