我们都听到过个人按自己的节奏学习的说法。卡内基梅隆大学的研究人员开发了一种自动化的机器人训练设备，允许老鼠在闲暇时学习。该技术旨在通过允许研究人员在更自然的条件下训练动物并确定在学习过程中发生的回路重新布线机制来进一步进行神经科学研究。

由Carnegie Mellon神经科学家Alison Barth领导的一个研究小组利用自动化技术识别新的，以前未被识别的通路，当大脑根据经验重新接通其电路时激活这些通路。他们的研究结果发表在7月17日的“神经元”杂志上。

Barth的实验室专注于理解皮层电路接收感觉信息并适应它以便学习的过程。理解作为大脑学习电路变化基础的算法将对创建使用深度学习和人工智能的工程系统具有重要意义。

“大脑皮质中的神经回路已经有35亿年的时间发展成为完全适应学习的东西，”生物科学教授兼卡内基梅隆神经科学研究所成员巴特说。“有关大脑中发生的事情的宝贵信息可以用来告知需要根据经验改变的计算。”

为了更好地研究大脑在感官学习过程中如何变化，研究人员构建了一支自动化机器人设备大军，由卡内基梅隆大学生物科学系的本科生Sarah Bernhard带头。这些装置允许老鼠自愿接近其家庭笼子中的水口，在那里他们将接受温和的空气吹向他们的胡须，然后是一滴水。如果他们靠近港口并且没有感觉到一阵空气，他们就不会得到一滴水。最后，他们了解到一股空气意味着水，当他们感觉到时，他们会开始喝水。

“这几乎就像我们给老鼠做作业一样。有些人花了50次尝试学习，有些人花了400次。有些人在深夜学习，有些人在深夜学习。但他们都学得很快，很快学会了，”巴特说。“对学习至关重要的一件事是你必须准备好学习。这种设备让老鼠可以按照自己的节奏学习。”

他们发现，当他们使用该装置时，小鼠可以快速独立地学习，而不需要研究人员的干预。因此，他们可以捕获更大的数据集，更准确地反映学习中的个体差异。

在Neuron研究中，Barth及其同事使用机器人装置来确定在整个人群中保存的感觉学习途径，无论学习时间长短。他们发现了一些令人惊讶的结果

对感觉刺激做出最大改变的途径，表明学习，并不是他们所期望的。人们普遍认为，在感觉学习中，信息来自皮肤，通过丘脑迅速传播到新皮层。然而，研究小组发现这种途径在感觉学习期间保持相对不变。相反，他们惊讶地发现皮质突触响应丘脑的高阶和更整合的部分，更具塑性。

“我们的研究结果表明，大脑保持着代表快速感官输入的途径，在任何特定情况下你想要确定的东西。负责处理更多上下文丰富信息的途径是灵活的。”巴特说。“大脑会保留原始文件，但会编辑它的副本。”

结果提供了对新皮层在学习期间重新连接的算法的深入了解。Barth计划使用这种训练范式来了解不同类型的任务和奖励如何以及何时可以改变大脑。