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martedì 2 marzo 2010

Reinforcement learning, parte terza: la novità

Al già citato convegno in Turchia era presente anche Emrah Duzel, scienziato emergente di origine turca, cresciuto in Germania; al momento lavora a Londra. Il suo lavoro è molto interessante: avendo considerato che nell'ippocampo, regione ritenuta il motore primo della memoria episodica, giungono impulsi dopaminergici, si é messo a studiare gli effetti della ricompensa sulla memoria episodica. Cerca, insomma, di mischiare campi che i luminari hanno cercato disperatamente di separare!

Una delle teorie a cui lavora ultimamente è che la novità sia, per gli esseri umani, una ricompensa in sè stessa. Pertanto, essere esposti alla novità prima dell'apprendimento dovrebbe rinforzare l'apprendimento. Ebbene, egli è riuscito a dimostrarlo. Esponendo i suoi soggetti a immagini di luoghi esotici, e successivamente testandone la memoria utilizzando tutt'altri stimoli, ha verificato che i soggetti esposti alla novità ottenevano performance più alte. Il tutto in contemporanea con una attivazione significativa nelle aree responsabili della ricompensa.

Il lavoro di Duzel è bello perchè non é costruito per tentativi, ma deriva da uno studio profondo della neuroanatomia e della neurobiologia, a partire dal quale egli ha formulato le sue ipotesi ed ha avuto successo. Egli raccomanda quindi ai suoi studenti di osservare immagini bizzare per 5 minuti prima di studiare, così da attivare l'ippocampo. Vi hanno detto: "Prima il dovere, poi il piacere?" Ebbene, un altro dogma da sfatare!
I buoni insegnanti hanno sempre saputo che é necessario per prima cosa incuriosire gli studenti!

martedì 10 novembre 2009

Reinforcement learning, parte prima: la ricompensa

Ho partecipato di recente a un convegno in Turchia, al quale era presente, tra gli altri, Allan Collins, il guru della nicotina.
Quando si parla di fumo si va subito alla dipendenza, al consumo di droghe, a come smettere. Ed ecco la prospettiva offerta dal luminare.

La nicotina è un composto agonista dell'aceticolina, un neurotrasmettitore presente nel sistema nervoso centrale e periferico. Normalmente l'aceticolina liberata da un neurone trasmittente si lega al recettore presente sulla superficie del neurone ricevente e scatena una certa risposta, a seconda delle proprietà del recettore. Quando é presente la nicotina, questa si lega al recettore al posto dell'aceticolina, attivandolo: perciò è detta "agonista".

Esistono recettori diversi per lo stesso neurotrasmettitore. Nel caso dell'aceticolina c'é un recettore chiamato "nicotinico", perchè vi si lega la nicotina, e uno chiamato "muscarinico", perché vi si lega la Muscarina. Quest'ultimo non ci interessa al momento.
Il recettore nicotinico é un canale, cioè una proteina con una cavità che, qualora "aperta" dalla giusta chiave, permette il passaggio di molecole responsabili della trasmissione del messaggio.
Il panorama é ancor più vario: ogni canale è costituito da piú subunità, che vengono assemblate per costruire il canale. Il nostro organismo è in grado di fabbricare subunità diverse anche per lo stesso canale, combinandole poi variamente per ottenere canali con proprietà leggermente diverse.

Quando si fuma si attivano indiscriminatamente tutti i canali nicotinici. Alcuni sono responsabili del benessere dato dal fumo per via del loro collegamento con neuroni dopaminergici. Altri canali agiscono nel sistema nervoso periferico procurando dolori di stomaco e altre sensazioni sgradevoli. Quello che in ultima analisi il fumatore ricerca é una po' di dopamina in piú, e per farlo si accolla il rischio di cancro, il sapore amaro della nicotina, le sgradevoli sensazioni intestinali.
Questo è un comportamento appreso: nessuno "nasce fumato".
Si apprende grazie a un particolare circuito che sfrutta la dopamina. Semplificando, una certa azione guida a un rilascio di dopamina nel cervello, e da ciò l'organismo "capisce" che l'azione che ha preceduto il rilascio di dopamina è una cosa buona, ed è bene prendere l'abitudine di compiere questa azione. È un tipo di condizionamento operante. Detto con un esempio, il mio andare in pizzeria é ricompensato da una buona pizza (cibo, rinforzo primario), mi sento bene e ci voglio tornare. Mi costa denaro, quindi devo lavorare per tornare in pizzeria. Lavorando ottengo i soldi necessari a procurarmi la pizza: col tempo il recarsi in pizzeria perde di significato e sposto l'azione decisiva sul lavoro e la ricompensa sul denaro (rinforzo secondario).

Così ragionava Allan Collins: perchè devo fumare e procurarmi inconvenienti per una spremutina di dopamina? Non esiste un farmaco più specifico, che si attacchi solo ai recettori responsabili delle sensazioni positive? Ma certo. Il concetto non é la nicotina, ma la ricompensa. Ebbene, ci sono altre ricompense: il sesso, ad esempio, fornisce col piacere un rinforzo primario. Col tempo questo rinforzo primario può essere parzialmente o interamente sostituito da un bacio, dal parlare con la persona amata, dal vedere la persona amata.

L'amore è il farmaco piú specifico per procurarci il benessere.