Human category learning 2.0

【總述】本文建立在人類具有多種類別學習系統(tǒng)（multiple category-learning systems）的基礎上，總結(jié)了關(guān)于各系統(tǒng)之間如何交互暖途、不同系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡介導、系統(tǒng)的自動化程度以及紋狀體和皮層在類別學習中的作用臭胜。

【定義】人類的類別學習系統(tǒng)有四種：基于規(guī)則（rule-based,RB）烘挫、信息集成（information-intergration,II）寝受、原型失真（prototype-distortion）讶踪、非結(jié)構(gòu)化（unstructured）的類別學習凿傅。RB是使用簡單分類規(guī)則的系統(tǒng)（如長物體和短物體屬于不同類）蕴侣，并可以通過邏輯推理來學習分類焰轻。II是需要整合不同刺激的知覺信息進行分類的系統(tǒng)，其策略不能用語言表達辱志。原型失真的類別示例是通過將類別的原型隨機變形創(chuàng)建的。非結(jié)構(gòu)化的類別示例是任意定義的挽封。它們依靠不同系統(tǒng)介導已球。本文主要探討前兩種。

COVIS理論假設了兩個競爭學習系統(tǒng)——顯式（RB）和程序化學習（II）辅愿。顯式系統(tǒng)指類別學習中有可以用語言表達出來的規(guī)則智亮，該系統(tǒng)由前額葉皮層，前扣帶回渠缕，尾狀核頭部以及海馬和其他內(nèi)側(cè)顳葉結(jié)構(gòu)的神經(jīng)網(wǎng)絡介導鸽素。程序系統(tǒng)指有無法表達的內(nèi)隱分類規(guī)則，通過不斷反饋來強化分類學習亦鳞，依賴于紋狀體和皮質(zhì)-紋狀體突觸中的多巴胺介導馍忽。

1、系統(tǒng)之間的相互作用

【問題】探究系統(tǒng)之間（RB燕差、II）的競爭是否存在以及處于什么階段。

【假設】使用RB策略不會阻止同時進行的紋狀體介導的II策略瓦呼，但會限制II的應答。

【研究發(fā)現(xiàn)】內(nèi)側(cè)顳葉與紋狀體的激活狀態(tài)之間存在負相關(guān)测暗，這與類別學習過程中RB央串、II系統(tǒng)之間的競爭關(guān)系相一致。數(shù)據(jù)表明碗啄，系統(tǒng)之間的競爭處于應答階段质和，且使用一種系統(tǒng)不一定會抑制另一種系統(tǒng)的學習：海馬體失活后厦酬，依賴海馬進行分類的動物會立即表現(xiàn)出依賴紋狀體的行為，依賴紋狀體進行分類的動物在紋狀體失活后會立即表現(xiàn)出依賴海馬行為瘫想。

【解釋】超直接路徑（hyperdirect pathway）假說：超直接途徑始于從額葉皮層到丘腦下核的直接興奮性投射仗阅，丘腦下核將該投射發(fā)送到蒼白球（GPi），GPi的興奮性輸入抵消紋狀體的輸入国夜，使紋狀體活動難以影響皮層减噪。因此，超直接途徑可以控制紋狀體的信號從而影響皮層支竹。

【假說的證據(jù)】停止信號（stop-signal）任務：若出現(xiàn)一個刺激旋廷，被試需要盡快反應鸠按；若連續(xù)出現(xiàn)兩個刺激礼搁，被試需要抑制反應行為。連續(xù)的第二個刺激在大腦皮層中產(chǎn)生了stop信號目尖，該信號通過超直接途徑傳遞給GPi馒吴，抵消了紋狀體傳輸?shù)膅o信號。

2瑟曲、自動化

成年人每天進行的分類行為幾乎都是自動的饮戳，即不需要很多注意的行為，新的初始學習的分類行為少得多洞拨，但研究重點在于初始學習扯罐。隨著練習增多，人們會變得更快烦衣、更準確歹河，行為變得自動化。

【行為結(jié)果】據(jù)研究花吟，一項需要工作記憶的雙重任務會干擾RB初始學習秸歧，而不干擾II學習；改變應答鍵的位置會影響II的初始學習衅澈，但不影響RB键菱。

Helie等讓被試進行RB或II任務，在20個試驗后今布，RB和II存在明顯差異经备，支持上述結(jié)果。但再繼續(xù)試驗后差異消失部默，可能的解釋是練習之后RB和II都由初始學習的系統(tǒng)介導侵蒙，或都由新的神經(jīng)網(wǎng)絡介導。

3甩牺、紋狀體

【問題】紋狀體是否參與了自動分類行為蘑志。

【概念】紋狀體分為聯(lián)想和感覺運動區(qū)。聯(lián)想?yún)^(qū)包括所有尾狀核和前殼核，從顳葉和前額葉皮層的感覺結(jié)合區(qū)域接收輸入急但，并將投射通過內(nèi)部背側(cè)和腹側(cè)前葉丘腦核主要發(fā)送到前額葉皮層澎媒。感覺運動區(qū)包括所有殼狀核，從頂葉和運動前皮質(zhì)接受輸入波桩，并通過腹側(cè)丘腦外側(cè)核主要向運動前和運動皮質(zhì)發(fā)送投射戒努。

【研究發(fā)現(xiàn)】聯(lián)想和感覺運動區(qū)可能在學習和自動化中起不同作用。研究報告镐躲，聯(lián)想區(qū)在初學習過程是激活狀態(tài)储玫，且其活躍狀態(tài)隨訓練的增加而降低；感覺運動區(qū)可能是自動行為表現(xiàn)和從初始學習到自動化的過渡所需要的萤皂，所以自動化的發(fā)展可能涉及從聯(lián)想到感覺運動區(qū)的轉(zhuǎn)移撒穷。

①Helie等檢查了RB的變化，隨練習次數(shù)增多裆熙，被試紋狀體激活程度增加端礼，但紋狀體激活與行為表現(xiàn)之間的相關(guān)性在訓練結(jié)束時減少到零。表明紋狀體參與練習過程入录，而幾乎不參與自動行為蛤奥。

②如果紋狀體參與自動化，由于蒼白球連接了紋狀體和丘腦僚稿，所以蒼白球的失活會阻止紋狀體的感覺運動區(qū)影響皮層凡桥，會破壞紋狀體對自動化行為表達的介導，使得練習效應消失蚀同。但實驗證明缅刽，蒼白球的失活沒有改變動物對行為的熟練。因此唤崭，紋狀體感覺運動區(qū)對動作學習幾乎無影響拷恨。

4、【每個系統(tǒng)的學習特點】本節(jié)回顧單個系統(tǒng)的研究谢肾。

【RB腕侄、II的不同階段】RB學習包括兩個單獨階段：刺激到標簽的階段（stimulus-to-label，把刺激和類別標簽聯(lián)系起來）芦疏、標簽到應答的階段（label-to-response冕杠，把類別標簽和反應聯(lián)系起來）。

Maddox等人在被試訓練完II任務后酸茴，要么更改了刺激-類別映射分预，要么更改了類別-應答映射。發(fā)現(xiàn)與破壞類別-應答關(guān)聯(lián)相比薪捍，破壞刺激-類別的關(guān)聯(lián)會引起更多的干擾笼痹。

【正反饋和負反饋】反饋在RB和II學習中有不同作用配喳。Ashby等認為II學習需要正確和錯誤兩種反饋，而RB學習時被試僅需獲得正確或錯誤的反饋凳干。已知皮質(zhì)-紋狀體突觸的可塑性是雙向的晴裹，目前的理論認為正負反饋會修改相關(guān)的皮質(zhì)-紋狀體突觸，但沒有反饋的情況時變化不大救赐。Ashby和O'Brien發(fā)現(xiàn)涧团，在使用兩種策略時，使用RB的正確率為78％经磅，II策略的準確率為86％泌绣。8％的差異足以誘使被試采用II策略。

COVIS程序?qū)W習系統(tǒng)假設只有在滿足以下三個條件時突觸才會增強：突觸前激活预厌、突觸后激活阿迈、多巴胺水平高于基線水平。在正反饋試驗中配乓，COVIS假定滿足所有條件的突觸將被增強仿滔，不滿足的將減弱，沒有激活的將不更改犹芹；在負反饋試驗中，COVIS認為突觸會減弱或保持不變鞠绰。因此腰埂，COVIS程序?qū)W習系統(tǒng)預測正比負反饋更有效。而研究表明蜈膨，在RB類別學習中屿笼，提供錯誤的反饋比正確反饋學習得更快。

結(jié)論：人類擁有多種類別學習系統(tǒng)翁巍，這些系統(tǒng)在神經(jīng)和認知水平上都是不同的驴一。