分类:学习内驱力的神经机制

来自Big Physics


研究问题

人人都知道和追求内生驱动学习的境界,也就是由学习本身带来进一步学习的意愿。那到底这个内驱力可以依靠什么方式来建立呢?还是说,所谓内驱力,不过就是学习之后可以用来解决实际问题或者获得外在奖励这样的结果发生(甚至想象其发生)太多次了所形成的习惯,刺激反应呢?

这就需要在一个完全没有外生性奖励的条件下来做学习的实验,并且在此过程中测量脑活动,尤其是关注其中的多巴胺之类的物质的分泌,来研究了。

同时,我们猜测,建立联系,使得看问题更加深入更加高层或者把知识组织的更好需要一条条分开记忆的知识更少,也就是理解型学习,是这个内生动力建立的关键:也就是说,如果学习过程中体会到了联系、高层知识,甚至都不需要走到解决实际问题或者获得额外奖励,就可以促使大脑分泌某个物质,获得大脑内部的奖励。

如果学习的大脑内生性奖励能够找到激发的方式,那么,未来对于学习的设计和推动就会进入到完全不同的境界。

Clive进一步提出了一个好问题:一个人的内生驱动力的可激活程度是否可以被改变,怎么改变。这个问题从内生驱动力的强弱,走到了可激活性的强弱,更进了一步。这个问题的实际意义是:可以回答,对于那些可激活性已经很小的学习者,是否可以通过某些方式来提高,甚至这样的方式是否就是增强内生驱动力的方式本身,还是说需要先走外生激励的方式,或者需要新的方法。留给后面研究。

概念界定和文献调研

奥苏伯尔[1]将学习的动机分为三类:认知内驱力(Cognitive Drive)、自我提升内驱力(Ego-Enhancing Drive)和附属内驱力(Affiliative Drive)。其中,认知内驱力是对知识本身的渴望,俗称“求知欲”;自我提升内驱力是指希望通过学习来提升自身能力或者获得社会成就的动力,如俗称的“知识改变命运”;附属内驱力是指通过学习来获得家长或者老师的认可和接纳的动力。在这三种内驱力中,我们可能更关心的是认知内驱力。

一项10344名5-12年级学生的研究[2]表明:外在惩罚越多,外在动机越强,内在动机越弱;奖励和表扬会提高外在动机,但不会减弱内在动机。此处的外在和内在动机与奥苏伯尔的三类学习动机之间关系仍须辨析。

有研究者发现,习得新词的时候,人脑与奖赏有关的脑区活动出现与赌博时赢钱类似的激活。Ripolles et al. (2014)[3]让36名被试在核磁共振扫描下完成词汇学习任务和赌博任务。他们给被试呈现夹杂人造新词(如jedin)的英文句子(比如句子1:Every Sunday the grandma went to the jedin),这些人造新词也会在后面的句子出现。如果后面的句子中的这个词与前面的表达相同意思(比如句子2:The man was buried in the jedin),那么被试在阅读后面句子的时候就可以获得词汇的意思(即jedin表示“墓地”的意思),从而实现了词汇学习;如果后面的句子中的这个词与前面的表达的意思不同,那么被试在阅读后面句子的时候就无法获得词汇的意思。他们发现被试在第二次见到人造新词、且成功获得词汇意义的时候(相比于没学得词义时),会激活与奖赏密切相关的腹侧纹状体(ventral striatum),而且这样的激活与被试在赌博任务中赢钱时候的激活很相似。他们还发现,当被试成功获得词汇意义时,腹侧纹状体与皮层上的脑区存在更强的功能连接,这表明奖赏脑区可能促进皮层上的脑区参与获取新词意义并习得词汇的过程。这项研究很好地表明人们在学习中获得意义的过程会有奖赏脑区的参与,

研究方法

汉字理解型学习核磁实验的初步分析

我们重新关注了汉字理解型学习实验中奖赏脑区的激活。具体做法是:

先根据Neurosynth中reward为关键词做元分析,得到奖赏的典型脑区(如伏隔核),卡z值大于10做成mask,扣在汉字理解型学习实验的激活结果上。GRF校正,体素水平p < 0.001,团块水平p < 0.05。其中红色代表理解型学习(具体是理解型学习策略学习可理解的材料)比机械式学习(具体是机械式学习策略学习不可理解的材料)激活更强的地方,蓝色代表条件反过来对比激活更强的地方。

其中红色位置是左侧伏隔核,蓝色位置是右侧伏隔核。这至少看起来激活的奖励脑区不同。有待查文献了解左侧和右侧伏隔核在奖赏上的区别,如哪一种更有利于形成习惯和迁移。

奖赏脑区在汉字理解型学习实验中的激活

新实验设计

选出来都做对题的被试,一种是想明白的(之前不认识没学过后来认识,想通),一种是教明白的(之前学过,现在考试也做对了),一种是教对的(之前死记硬背的,现在做对了),一种完全自己想明白的(之前没学过,现在想明白了)。把没做对的当对照组。

研究计划

  1. 对学习的大脑内生性奖励做文献调研,例如[4]
  2. 设计学习实验,记录大脑活动,做数据分析

参考文献

  1. Ausubel, D. P. (2012). The acquisition and retention of knowledge: A cognitive view. Springer Science & Business Media.
  2. Bear, G. G., Slaughter, J. C., Mantz, L. S., & Farley-Ripple, E. (2017). Rewards, praise, and punitive consequences: Relations with intrinsic and extrinsic motivation. Teaching and Teacher Education, 65, 10-20.
  3. Ripolles, P., Marco-Pallares, J., Hielscher, U., Mestres-Misse, A., Tempelmann, C., Heinze, H. J., . . . Noesselt, T. (2014). The role of reward in word learning and its implications for language acquisition. Curr Biol, 24(21), 2606-2611.
  4. Huijeong Jeong and Annie Taylor and Joseph R Floeder and Martin Lohmann and Stefan Mihalas and Brenda Wu and Mingkang Zhou and Dennis A Burke and Vijay Mohan K Namboodiri, Mesolimbic dopamine release conveys causal associations, Science, 378(6626), eabq6740, 2022, doi:10.1126/science.abq6740.

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