Lernen ohne äußeres Feedback

Lernprozesse werden durch Belohnung von außen beeinflusst und verstärkt. Wie Forscher der Charité – Universitätsmedizin Berlin nun zeigen, kann das Gehirn aber auch selbst ein eigenes Feedback erzeugen.

Wie der Mechanismus dieser selbstgenerierten Rückkopplungssignale funktioniert, beschreiben die Neurowissenschaftler in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift eLife*. Lernprozesse mit und ohne Feedback weisen demnach deutliche neurobiologische Parallelen auf.

Lernen ist ein wesentlicher Bestandteil unseres Lebens. Nur manchmal erhalten wir dabei äußeres Feedback über unsere Leistungen. Wie Lernprozesse auch ohne Feedback zustande kommen, haben nun Forscher um Prof. Dr. Philipp Sterzer von der AG Visuelle Wahrnehmung an der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie der Charité anhand von Signalen im Gehirn untersucht.

Mithilfe funktioneller Magnetresonanztomographie konnten die Wissenschaftler die neuronale Aktivität im Gehirn gesunder Probanden messen, während diese schwierige Wahrnehmungsaufgaben zu lösen hatten. Statt Feedback über ihre Leistung zu erhalten, sollten die Probanden angeben, wie zuversichtlich sie bezüglich der Wahrnehmung eines optischen Reizes und dessen genauen Eigenschaften waren.

„Unsere Experimente zeigen, dass die Hirnaktivität beim Lernen aus Zuversicht deutliche Parallelen zum Lernen mit äußerem Feedback aufweist“, sagt Dr. Matthias Guggenmos, Erstautor der Studie. Frühere Untersuchungen zu äußerem Belohnungsfeedback haben gezeigt, dass die Hirnaktivität von Probanden zu Beginn einer Aufgabe die eigene Vorhersage über die erwartete Belohnung wiederspiegelt.

Nach dem Erhalt der Belohnung weist sie dabei einen sogenannten Vorhersagefehler aus, wenn die Belohnung beispielsweise höher ausfällt, als erwartet. Tatsächlich konnten die Forscher in der aktuellen Studie ein identisches Muster beim Lernen ohne Feedback ausmachen. In diesem Fall gilt allerdings das Vorhersagesignal im Gehirn dem Maß der eigenen Zuversicht. Kommt es zu einem Vorhersagefehler, gilt die Überraschung der Diskrepanz zur tatsächlich erfahrenen Zuversicht.

„Diese umfassende Parallele wirft die Möglichkeit auf, dass subjektive Zuversichtlichkeit, ähnlich wie Belohnung, ein generelles Lernsignal ist und auch bei anderen Formen des Lernens ohne Feedback eine wichtige Rolle spielt, beispielsweise bei Schulaufgaben“, so Dr. Guggenmos.

Ausgangspunkt der aktuellen Untersuchung war die Hypothese, dass das Gehirn in der Lage sein könnte, sich selbst Feedbacksignale zu erzeugen, wenn keine Signale von außen verfügbar sind. „Unsere Annahme war, dass die subjektive Zuversichtlichkeit bezüglich der eigenen Wahrnehmung ein Maß für selbsterzeugtes Feedback sein könnte“, erklärt Dr. Guggenmos.

„Die allgemeine Idee ist hierbei, dass das Gehirn Wahrnehmungsprozesse verstärkt, die mit hoher Zuversichtlichkeit verbunden sind, und solche vermeidet, die zu niedriger Zuversichtlichkeit führen“, ergänzt der Wissenschaftler. Tatsächlich konnte das Forscherteam die Antworten der Versuchsteilnehmer durch ein mathematisches Modell erklären, bei dem äußeres Feedback durch subjektive Zuversichtlichkeit ersetzt wurde.

Weiterhin zeigte sich über Probanden hinweg ein systematischer Zusammenhang zwischen der Stärke des gemessenen neuronalen Zuversichtlichkeitssignals und dem tatsächlichen Lernerfolg in der Wahrnehmungsaufgabe. Dieser Zusammenhang liefert damit ein Indiz dafür, dass das Zuversichtlichkeitssignal tatsächlich einen messbaren Einfluss auf Lernen durch Wahrnehmung nimmt.

*Matthias Guggenmos, Gregor Wilbertz, Martin N. Hebart, Philipp Sterzer. Mesolimbic confidence signals guide perceptual learning in the absence of external feedback. Elife. 2016 Mar 29. doi: 10.7554/eLife.13388. http://elifesciences.org/content/5/e13388v1

Kontakt:
Dr. Matthias Guggenmos
Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie
Charité – Universitätsmedizin Berlin
t: +49 30 450 517 131
matthias.guggenmos[at]charite.de

http://psy-ccm.charite.de/forschung/bildgebung/ag_visuelle_wahrnehmung/ – AG Visuelle Wahrnehmung