感知?jiǎng)幼鲗W(xué)習(xí)是人類(lèi)獲取動(dòng)作控制的程序性知識(shí)的過(guò)程，是認(rèn)知學(xué)習(xí)的重要組成部分，也是理解大腦運(yùn)算機(jī)制的前沿研究領(lǐng)域之一。過(guò)去幾年，剝離了外顯知識(shí)的內(nèi)隱動(dòng)作學(xué)習(xí)開(kāi)始成為感知?jiǎng)幼鲗W(xué)習(xí)的研究焦點(diǎn)，但傳統(tǒng)的認(rèn)知模型無(wú)法解釋眾多看似矛盾的現(xiàn)象。
近日，北京大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院魏坤琳教授課題組在eLife上發(fā)表題為 Perceptual error based on Bayesian cue combination drives implicit motor adaptation （doi.org/10.7554/eLife.94608.1）的論文，對(duì)人類(lèi)的內(nèi)隱動(dòng)作學(xué)習(xí)機(jī)制提出了新的理論模型，并通過(guò)一系列的行為學(xué)實(shí)驗(yàn)展示了該新理論和舊有理論相比能更好地解釋人類(lèi)的動(dòng)作學(xué)習(xí)。該理論模型的核心觀點(diǎn)是：貝葉斯多通道感知整合產(chǎn)生的知覺(jué)誤差是驅(qū)動(dòng)內(nèi)隱學(xué)習(xí)的基本學(xué)習(xí)信號(hào)，而該誤差是內(nèi)隱學(xué)習(xí)系統(tǒng)對(duì)肢體位置的估計(jì)和其預(yù)測(cè)之間的差別（圖1）。
該系列研究利用心理物理學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)量視覺(jué)干擾的不確定性，從這些知覺(jué)參數(shù)出發(fā)，知覺(jué)誤差模型量化地解釋了內(nèi)隱動(dòng)作學(xué)習(xí)的各種現(xiàn)象。相對(duì)于前人模型，知覺(jué)誤差模型在預(yù)測(cè)動(dòng)作學(xué)習(xí)時(shí)的本體感覺(jué)變化、以及視覺(jué)線(xiàn)索不確定性的影響等方面都更有解釋效力。通過(guò)行為學(xué)實(shí)驗(yàn)和建模，該論文表明知覺(jué)誤差模型可以統(tǒng)一地解釋紛亂、難以量化的內(nèi)隱動(dòng)作學(xué)習(xí)。因此，該模型是對(duì)程序性知識(shí)的獲得的理論構(gòu)建有一定的貢獻(xiàn)，對(duì)人工智能、機(jī)器人學(xué)、康復(fù)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用也有一定的啟發(fā)意義。
圖1. 貝葉斯多通道感知模型和實(shí)驗(yàn)設(shè)備。左圖：模型理論圖示。內(nèi)隱動(dòng)作學(xué)習(xí)中手位置估計(jì)由三個(gè)感知?jiǎng)幼餍盘?hào)整合而成，分別為視覺(jué)線(xiàn)索（xv），本體感覺(jué)線(xiàn)索（xp）和動(dòng)作結(jié)果預(yù)測(cè)線(xiàn)索（xu）。右圖：實(shí)驗(yàn)用KINARM可編程機(jī)械臂，用于精準(zhǔn)測(cè)量上肢終點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡和產(chǎn)生力學(xué)反饋。
文章的并列第一作者分別課題組的博士后張昭然、已畢業(yè)博士生王惠君，北京大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院教授魏坤琳為本文通訊作者。這項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和科技創(chuàng)新2030-“腦科學(xué)與類(lèi)腦研究”重大項(xiàng)目的資助。
2024-02-03