Ny forskning från forskare vid Georgetown University visar hur hjärnan omorganiserar sig för att automatisera inlärda uppgifter. Resultaten ifrågasätter en sedan länge etablerad uppfattning om hur människor bemästrar komplexa färdigheter och tyder på att äkta multitasking faktiskt är möjligt.
Förutom att uppmuntra stressade människor att de verkligen kan göra två saker samtidigt, har studien också viktiga implikationer för utvecklingen av artificiell intelligens som kan bygga vidare på tidigare lärande, precis som hjärnan gör.
Artikeln, ”Extensive Experience Remodels Neural Task Circuitry to Escape the Frontal Bottleneck and Increase Automaticity of Categorization”, är publicerad i Journal of Cognitive Neuroscience.
Hur hjärnan automatiserar färdigheter
”Vi har tagit ytterligare ett steg i vår förståelse av hur hjärnan lär sig”, säger seniorförfattaren Maximilian Riesenhuber, Ph.D., professor i neurovetenskap vid Georgetown University School of Medicine och meddirektör för Center for Neuroengineering.
”Det uppmuntrande är att man verkligen kan lära sig att multitaska. Det finns faktiskt ett sätt att omforma hjärnans arkitektur och använda andra delar av hjärnan.”
Den nya studien bygger på årtionden av forskning om hur inlärning sker i hjärnan.
Forskarna ville förstå mekanismerna bakom automatisering, och hur hjärnan övergår från att lära sig en ny uppgift till att utföra den mer omedvetet efter omfattande erfarenhet.
Ett bra exempel är bilkörning, säger Riesenhuber. När man först lär sig köra krävs full koncentration. Men efter att ha kört i många år kan de flesta prata, lyssna på musik eller fundera över ett problem utan att behöva fokusera helt på att köra bilen.
”Frågan är: hur gör hjärnan det?” sa Riesenhuber.
De flesta tidigare studier om inlärning har fokuserat på de tidiga stadierna, men vad som händer med hjärnan på lång sikt är svårare att studera och mindre förstått.
Inblick i den intensiva träningsstudien
För den nya studien tränade forskarna deltagarna att sortera förvrängda bilder av bilar i två kategorier, och att lära sig upptäcka subtila skillnader för att skilja dem åt. Deltagarna genomförde mer än 30 000 försök under fem till tio veckor, med hjälp av en app som lät dem sortera bilderna som ett spel på sin telefon. Forskarna använde fMRI och EEG för att genomföra hjärnskanningar på deltagarna före och efter att de hade slutfört försöken.
De fann att efter att deltagarna initialt hade lärt sig att sortera bilderna aktiverade uppgiften deras prefrontala cortex. Detta område av hjärnan ansvarar för exekutiva funktioner och tänkande, men kan vanligtvis bara hantera en uppgift åt gången.
När forskarna dock skannade hjärnorna hos deltagare som hade övat på sorteringsuppgiften i veckor fann de att kategoriseringen nu skedde i temporala cortex, en del av hjärnan som är involverad i att koda minne och känna igen komplexa objekt.
”Tidigare studier har visat att delar av temporalloben kan aktiveras av vissa objektkategorier hos erfarna observatörer – fåglar, bilar, till och med Pokémon – men en begränsning i alla dessa studier är att de endast undersökte personer som redan var experter”, säger försteförfattaren Patrick Cox, Ph.D., som inledde studien som doktorand i Riesenhubers laboratorium och nu är biträdande professor i psykologi vid Lehigh University.
”Styrkan i denna studie är att den är longitudinell. Vi mäter före och efter träning, så vi kan se att omfattande träning i princip skapade ett kategoriselektivt område i temporalloben som inte fanns där tidigare.”
”Detta har implikationer för kritiska scenarier i den verkliga världen, som när en radiolog ganska automatiskt kan klassificera tumörer på en röntgenbild som godartade eller elakartade, ofta utan omfattande överväganden, tack vare år av träning”, säger Cox.
Att kringgå hjärnans frontala flaskhals
Kategorisk information från det bilselektiva området i temporalloben kringgick prefrontala cortex och kopplades direkt till hjärnans utgångsdelar.
”Erfarenhet omformar hjärnan för att kringgå den frontala flaskhalsen. Prefrontala cortex förblir då fritt för vad du än vill göra, vilket ökar din kapacitet”, förklarade Riesenhuber.
Forskarna fann faktiskt att ju mer biluppgiften ”avlastades” från den prefrontala cortex, desto bättre kunde människor utföra en annan uppgift parallellt med biluppgiften.
Upptäckten utmanar en långvarig teori om att människor inte är kapabla till äkta multitasking. Istället trodde man att hjärnan snabbt växlade fram och tillbaka mellan två uppgifter.
”Vad vi visar är att kretsarna faktiskt förändras så att hjärnan kan göra två saker samtidigt”, sa Riesenhuber. ”Detta är verkligen äkta multitasking.”
Implikationer för vanor, AI och säkerhet
Resultaten kan också ha implikationer för förståelsen av tvångsmässigt beteende, eftersom de visar att inlärda beteenden flyttas in i hjärnkretsar som är mindre tillgängliga för medvetna tankar eller exekutiva funktioner.
”Det första steget för att avlära sig något är att förstå var det faktiskt sker i hjärnan”, säger Riesenhuber. ”Detta visar varför strategier som att be någon tänka på något annat inte riktigt hjälper, eftersom de inte har beteendet under medveten kontroll.”
Det hjälper också till att förklara varför människor är så bra på kontinuerligt lärande, eller att bygga färdigheter på färdigheter – något som AI fortfarande kämpar med.
Att flytta en inlärd färdighet till den temporala hjärnbarken och frigöra utrymme i den prefrontala hjärnbarken skulle kunna göra det möjligt för hjärnan att använda den gamla informationen som en byggsten för att lära sig något nytt, säger Riesenhuber. Nuvarande AI-modeller har inte samma förmåga, påpekar han.
Nästa steg för forskarna är att studera de mekanismer eller signaler som är inblandade i att flytta inlärning från en del av hjärnan till en annan och att ta reda på vilka gränserna för multitasking är.
”En annan riktigt intressant fråga är vilka typer av uppgifter som kan läras in tillräckligt bra för att utföras parallellt”, sade Cox. ”Vi kan gå och tugga tuggummi samtidigt, men att titta på våra telefoner för att skicka sms medan vi kör kommer aldrig att vara säkert, eftersom vi tar ögonen från vägen. Det handlar om att kunna träna helt separata neurala kretsar för att två uppgifter ska bli kompatibla.”
Publikationsuppgifter
Extensive Experience Remodels Neural Task Circuitry to Escape the Frontal Bottleneck and Increase Automaticity of Categorization, Journal of Cognitive Neuroscience (2026).
