Aprendizaje en el cerebro: aprendizaje diferencial vs. aprendizaje asociativo

El aprendizaje e interacción feedforward/feedback en el sistema visual ha sido analizado como un caso de “codificación predictiva” la “principio de energía libre” o “Percepción bayesiana”. El principio general es muy simple, por lo que lo llamaré “aprendizaje diferencial”. Creo que esto es directamente comparable (la biología no inventa, reinventa) a lo que está pasando en la membrana celular entre parámetros externos (membrana) e internos (señalización).

Se trata de la modulación de la diferencia: un estado existente o quieto, y luego una nueva señalización (en la membrana) o por percepción (en el caso de la visión). Ahora el sistema tiene que adaptarse a la nueva entrada. Las conexiones de retroalimentación transfieren la antigua categorización de la nueva entrada. Esto se agrega a la percepción para que evolucione un percepto que usa la categorización anterior junto con la nueva entrada para lograr rápidamente una categorización adecuada para cualquier entrada perceptiva. Por supuesto, habrá un sesgo a favor del conocimiento existente, pero eso tiene sentido en un contexto conductual.

Lo mismo sucede en la membrana. Una señal de entrada activa los receptores de membrana (parámetros). Los parámetros internos, la estructura de control, transfiere la respuesta almacenada a los parámetros de la membrana externa. Y la señal genera una respuesta neuronal adecuada según su efecto sobre la estructura de control externa (bottom-up) junto con la interna (top-down). La respuesta ahora está sesgada a favor de una estructura existente, pero también significa que todas las señales pueden interpretarse rápidamente.

Si una señal supera un filtro, puede ocurrir una nueva adaptación y aprendizaje de los parámetros.

El principio general es aprendizaje de diferencias, adaptación sobre la base de una diferencia entre la información codificada y una nueva entrada. Este principio general subyace a toda adaptación de membrana, ya sea en la sinapsis o la columna vertebral, o la dendrita, y todo tipo de receptores, ya sean AMPA, GABA o GPCR.

Estamos acostumbrados a creer que el principio general de la plasticidad neural es aprendizaje asociativo. Este es un principio completamente diferente y meramente derivado del aprendizaje diferencial en ciertos contextos. El aprendizaje asociativo como base de la plasticidad sináptica se remonta a más de 100 años. La idea era que al exponerse a diferentes ideas u objetos, se fortalecía la conexión entre ellos en la mente. Y luego se conjeturó que dos neuronas (A y B) ambas activadas fortalecerían su conexión (de A a B). Más precisamente, como se descubrió más tarde, A necesitaba disparar antes que B, para codificar una relación secuencial.

¿Qué sería predicho por el aprendizaje diferencial? Una conexión existente codificaría la fuerza de la activación sináptica en ese sitio. Siempre que la señal real coincida, no hay necesidad de adaptación. Si se vuelve más fuerte, la sinapsis puede adquirir receptores adicionales utilizando su estructura de control interno. Esta estructura de control puede tener requisitos sobre la secuencialidad. La estructura de control también puede actualizarse para hacer que la nueva fuerza sea permanente, un nuevo parámetro de punto de ajuste. Por otro lado, una señal más débil que la memorizada conducirá finalmente a la sinapsis a marchitarse y morir.

Resultados similares, principios completamente diferentes. La asociación está codificada por ningún sinapsis, y dado que los receptores de membrana son plásticos, el aprendizaje asociativo es un derivado restringido del aprendizaje diferencial.

Fuente del artículo

Deja un comentario