Para peneliti di Universitas Georgetown telah menemukan bukti baru bahwa otak secara fisik mengatur ulang dirinya sendiri ketika seseorang menguasai suatu keterampilan, memungkinkan tugas-tugas yang dipraktikkan dengan baik menjadi otomatis. Temuan ini menantang gagasan lama bahwa manusia tidak bisa melakukan banyak tugas, yang menunjukkan bahwa dengan pengalaman yang cukup, otak dapat melakukan aktivitas tertentu secara bersamaan, bukan hanya berpindah dengan cepat dari satu aktivitas ke aktivitas lainnya.
Penemuan ini bisa mempunyai implikasi di luar kehidupan sehari-hari. Hal ini dapat membantu para ilmuwan lebih memahami bagaimana kebiasaan terbentuk, mengapa beberapa perilaku sulit diubah, dan bagaimana sistem kecerdasan buatan di masa depan dapat meningkatkan kemampuan mereka untuk mengembangkan keterampilan baru dari pembelajaran sebelumnya.
“Kami memiliki batu loncatan lain dalam pemahaman kami tentang bagaimana otak belajar,” kata penulis utama Maximilian Riesenhuber, PhD, profesor ilmu saraf di Fakultas Kedokteran Universitas Georgetown dan salah satu direktur Pusat Neuroengineering. “Hal yang menggembirakan adalah Anda benar-benar bisa belajar melakukan banyak tugas. Sebenarnya ada cara untuk membentuk kembali arsitektur otak Anda dan menggunakan bagian lain dari otak Anda.”
Bagaimana otak mengotomatiskan keterampilan yang dipelajari
Penelitian ini didasarkan pada penelitian selama puluhan tahun yang mengeksplorasi bagaimana otak memperoleh kemampuan baru. Meskipun para ilmuwan telah belajar banyak tentang tahap-tahap awal pembelajaran, masih sedikit yang diketahui tentang apa yang terjadi setelah suatu keterampilan dipraktikkan secara luas dan menjadi hampir tanpa usaha.
Mengendarai mobil adalah contoh yang umum, kata Riesenhuber. Belajar mengemudi pada awalnya membutuhkan perhatian terus-menerus, namun pengalaman bertahun-tahun memungkinkan banyak orang melakukan percakapan, mendengarkan musik, atau memikirkan suatu masalah sambil mengemudi dengan aman.
“Pertanyaannya adalah: Bagaimana otak Anda melakukan hal ini?” » kata Riesenhuber.
Pemindaian otak mengungkapkan perubahan pada sirkuit saraf
Untuk menyelidikinya, tim peneliti meminta sukarelawan untuk mengurutkan gambar mobil yang berubah menjadi dua kategori dengan mengidentifikasi perbedaan visual yang halus. Peserta menyelesaikan lebih dari 30.000 uji coba penyortiran selama 5 hingga 10 minggu menggunakan aplikasi ponsel pintar yang dirancang sebagai permainan.
Para peneliti memeriksa otak peserta dengan pemindaian fMRI dan EEG sebelum pelatihan dimulai dan setelah periode latihan berakhir.
Pada awal pembelajaran, tugas penyortiran terutama mengaktifkan korteks prefrontal, wilayah yang bertanggung jawab atas fungsi eksekutif seperti perencanaan, penalaran, dan pengambilan keputusan secara sadar. Karena bagian otak ini biasanya menangani satu tugas berat dalam satu waktu, maka sudah lama dianggap sebagai batasan utama dalam melakukan banyak tugas.
Namun, setelah berminggu-minggu berlatih, aktivitas otak berubah. Tugas kategorisasi yang sama kini dilakukan terutama oleh korteks temporal, suatu wilayah yang terlibat dalam memori dan pengenalan objek kompleks.
“Penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa bagian dari korteks temporal dapat diaktifkan oleh kategori objek tertentu pada pengamat berpengalaman, burung, mobil, dan bahkan Pokémon, namun keterbatasan dari semua penelitian ini adalah bahwa mereka hanya mengamati orang-orang yang menjadi ahli. Kekuatan penelitian ini adalah bahwa penelitian ini bersifat longitudinal; kami mengukur sebelum dan sesudah pelatihan, sehingga kami dapat melihat bahwa pelatihan ekstensif pada dasarnya telah menempatkan area pemilihan kategori di lobus temporal yang tidak ada sebelumnya,” kata mantan Penulis Patrick Cox, PhD, yang memulai penelitian sebagai mahasiswa pascasarjana di Riesenhuber dan sekarang menjadi asisten profesor psikologi di Universitas Lehigh.
“Hal ini memiliki implikasi terhadap skenario kritis di dunia nyata, seperti ketika seorang ahli radiologi dapat secara akurat mengklasifikasikan massa pada sinar-X sebagai jinak atau ganas secara otomatis, seringkali tanpa pertimbangan yang panjang, melalui pelatihan bertahun-tahun,” kata Cox.
Bagaimana Brain Rewiring Memungkinkan Multitasking
Para peneliti menemukan bahwa informasi dari area selektif mobil yang baru dikembangkan di korteks temporal dapat melewati korteks prefrontal dan berjalan langsung ke wilayah otak yang bertanggung jawab untuk menghasilkan respons.
“Pengalaman ini membentuk kembali otak untuk melewati hambatan frontal ini. Korteks prefrontal kemudian tetap bebas untuk melakukan apa pun yang ingin Anda lakukan, sehingga meningkatkan kapasitas Anda,” jelas Riesenhuber.
Tim juga menemukan bahwa semakin banyak tugas penyortiran mobil “diturunkan” dari korteks prefrontal, semakin baik peserta melakukan tugas kedua pada waktu yang sama.
Hasil ini menantang keyakinan lama bahwa orang tidak bisa melakukan banyak tugas secara bersamaan. Sebaliknya, banyak ilmuwan berpendapat bahwa otak hanya mengalihkan perhatian antar tugas dengan begitu cepat sehingga menciptakan ilusi melakukan keduanya pada saat yang bersamaan.
“Apa yang kami tunjukkan adalah sirkuitnya berubah sehingga otak bisa melakukan dua hal sekaligus,” kata Riesenhuber. “Ini benar-benar multitasking.”
Apa arti hasilnya bagi kebiasaan dan AI
Temuan ini juga bisa memberikan wawasan baru tentang perilaku kompulsif. Karena perilaku yang dipelajari dengan baik beralih ke sirkuit otak yang kurang bergantung pada kendali kesadaran, mencoba memikirkan hal lain saja mungkin tidak cukup untuk menghentikan kebiasaan yang tidak diinginkan.
“Langkah pertama untuk melupakan sesuatu adalah memahami di mana hal itu sebenarnya terjadi di otak,” kata Riesenhuber. “Ini menunjukkan mengapa strategi seperti menyuruh seseorang memikirkan hal lain tidak terlalu membantu, karena strategi tersebut tidak benar-benar mengendalikan perilakunya.”
Para peneliti juga percaya bahwa temuan ini dapat membantu menjelaskan mengapa manusia terus mengembangkan kemampuan baru sepanjang hidup mereka, sementara sistem AI saat ini masih berjuang untuk terus belajar tanpa mengganggu pengetahuan yang telah diperoleh sebelumnya.
Menurut Riesenhuber, mentransfer keterampilan yang dipelajari dengan baik ke korteks temporal akan membebaskan korteks prefrontal untuk fokus pada tantangan baru, sehingga memungkinkan pengetahuan yang ada berfungsi sebagai dasar pembelajaran di masa depan. Sistem AI saat ini umumnya tidak memiliki arsitektur fleksibel seperti ini.
Tim sekarang berencana untuk mempelajari dengan tepat sinyal mana yang memindahkan pembelajaran dari satu wilayah otak ke wilayah lain dan menentukan jenis tugas apa yang berpotensi dilakukan secara paralel.
“Pertanyaan lain yang sangat menarik adalah jenis tugas apa yang dapat dipelajari dengan cukup baik untuk dilakukan secara paralel,” kata Cox. “Kita bisa berjalan dan mengunyah permen karet pada saat bersamaan, tapi melihat ponsel untuk mengirim pesan teks saat mengemudi tidak akan pernah aman karena kita mengalihkan pandangan dari jalan. Ini seperti melatih sirkuit saraf yang benar-benar terpisah sehingga dua tugas menjadi kompatibel.”
Studi tersebut, “Eksperimen ekstensif membentuk kembali sirkuit tugas saraf untuk menghindari kemacetan frontal dan meningkatkan otomatisitas kategorisasi,” diterbitkan pada 4 Juni di jurnal Jurnal Ilmu Saraf Kognitif.
Selain Riesenhuber dan Cox, tim peneliti juga termasuk Clara A. Scholl, Marissa L. Laws, Nelson E. Jaimes dan Xiong Jiang dari Universitas Georgetown. Pekerjaan ini didukung oleh National Science Foundation (BCS-1232530), ARCS Foundation, dan Army Research Laboratory (W911NF-24-1-0097). Para penulis melaporkan tidak ada kepentingan finansial pribadi yang terkait dengan penelitian ini.
