З хвильової активності мозку можна визначити, який механізм - свідомий або несвідомий - задіяний при навчанні чомусь новому.
Коли ми вчимося їздити на велосипеді і коли ми вчимося грати в карти, наш мозок працює по-різному. Це насправді не так вже й очевидно - довгий час вважалося, що мозок, чого б він не вчився, завжди вчиться однаково, поки нейробіологи не зіткнулися з випадком Генрі Молісона (знаменитого ще як пацієнт H.M.).
Нагадаємо, в чому там була суть. Молісон страждав від епілепсії, і щоб позбавити його важких нападів, йому вирішили видалити певні ділянки мозку. Після операції напади дійсно пройшли, однак у пацієнта почалася амнезія. Вона виявилася виборчою: наприклад, після сніданку Генрі Молісон тут же забував, що тільки що їв, але при тому у нього як і раніше формувалися моторні навички. Він міг з кожним разом все краще і краще обвести по контуру малюнок зірки, дивлячись не на сам малюнок, а на його відображення в дзеркалі, хоча і не міг згадати, як він цим займався раніше.
Завдяки Молісону та іншим подібним випадкам стало зрозуміло, що мозок може навчатися двома способами. Свідоме навчання, коли ми можемо згодом ясно сформулювати, що вивчили, - вірш, граматичне правило і т. д. - називається експліцитним. Коли ж все навпаки, тобто коли ми вчимося як би несвідомо, робимо щось все краще і краще з кожним разом, але не можемо конкретно сказати, що саме вчимо, - тоді говорять про імпліцитне навчання. Його ще часто називають моторною або м'язовою пам'яттю. Зрозуміло, дуже багато завдань, наприклад, заняття музикою, задіють одночасно обидва види навчання.
Відрізнити одне від іншого на рівні нейронів досі нікому не вдавалося, і про механізм навчання судили зазвичай по тому, яка область мозку найбільш активна (при експліцитному - гіпокамп, при імпліцитному - базальні ганглії), або за швидкістю навчання (за експліцитним механізмом все засвоювалося швидко, за імпліцитним - повільно).
Дослідники з Массачусетського технологічного інституту вперше виявили для обох видів навчання відповідні нейронні процеси. Експерименти ставили з мавпами, які повинні були вирішувати різні завдання. В одному випадку потрібно було порівнювати два об'єкти і встановлювати, є між ними зв'язок чи ні - тут у навчанні допомагали як правильні відповіді, так і неправильні. У завданні іншого типу потрібно було стежити за різними зоровими стимулами, і тут були важливі тільки правильні відповіді.
Іншими словами, для шимпанзе створили модель експліцитного навчання, коли помилки усвідомлюються і робляться відповідні висновки на майбутнє, і модель імпліцитного навчання, коли чим менше помилок, тим краще, тому що неправильні дії нічого не дають.
Відмінності ж проявилися у хвильовій активності мозку, яку реєстрували за допомогою електроенцефалографії (ЕЕГ). При експліцитному навчанні у мавп слідом за правильною відповіддю дослідники спостерігали виражені лід-2/лід-хвилі (з частотою 10-30 Гц). Відомо, що лід-2/лід-хвилі пов'язані з когнітивними функціями, такими як увага, свідомий самоконтроль, аналіз результату своїх дій і т. д., і до того ж раніше помічали, що їх генерує гіпокамп. Як пишуть дослідники у своїй статті в Neuron, сплеск лід-2/лід-хвиль у мавп, мабуть, відображає роботу спеціалізованих нейронних контурів, що беруть початок у гіпокампі і відповідальних за експліцитне навчання. Оскільки по мірі навчання, що минає 2/лід-хвилі спадали, дослідники припустили, що вони з'являються тоді, коли мозок будує моделі завдання, відповідно, лід-2/лід-хвилі слабшають, коли модель вже побудована.
При імпліцитному ж навчанні у мавп слідом за правильною відповіддю посилювалися лід/лід-хвилі (3-7 Гц), і по мірі навчання також слабшали. Відомо, що лід-активність пов'язана з навчанням, пам'яттю і вирішенням важких ситуацій, коли в ході обробки інформації виникають якісь конфлікти і помилки. лід/лід-хвилі широко поширювалися по мозку, і це, можливо, говорить про те, що експліцитне навчання пов'язане з глобальними змінами стану нейронів у мозку, а не зі спрацьовуванням специфічних нейронних контурів у гіпокампі.
Виявляючи механізм навчання за його хвильовою картиною, можна підбирати більш ефективні навчальні методики. Наприклад, якщо ми встановили, що хтось покладається більше на імпліцитне навчання, значить, він навчається краще за рахунок позитивного зворотного зв'язку від своїх дій, ніж за рахунок негативної, і ми можемо відповідно до цього змінити схему навчання. З іншого боку, відомо, що при розвитку нейродегенеративних захворювань (таких, як синдром Альцгеймера) починає переважати імпліцитний механізм навчання, так що аналіз хвильової активності може допомогти розпізнавати такі розлади на ранніх стадіях.