V tomto výukovém pásmu se zabýváme pouze variantou neuronové sítě Neocognitron využívající učení s učitelem a proto budeme popisovat právě tento princip učení.
Jak již název napovídá, na učení neuronové sítě dohlíží učitel. Jeho úkolem je ještě před zahájením učení rozhodnout, jaké příznaky mají být v jednotlivých úrovních sítě detekovány a připravit odpovídající trénovací vzory.
Učení neuronové sítě Neocognitron se provádí postupně od nejnižší úrovně sítě a spočívá v přizpůsobování modifikovatelných vah (tj. a-vah a b-vah) podle odezvy již naučených částí sítě na předkládané trénovací vzory. Pro každou S-plochu v síti je obvykle použit jeden trénovací vzor a tento vzor stačí síti předložit pouze jednou.
Na začátku učení musí učitel vynulovat všechny a-váhy a b-váhy v síti. Poté vybere S-plochu z vrstvy US1 a v této ploše zvolí jednu z buněk, tzv. "seed" buňku. Dalším krokem je předložení trénovacího vzoru určeného pro tuto S-plochu do vstupní vrstvy U0. Nakonec učitel přizpůsobí váhy "seed" buňky podle vztahů uvedených v matematickém popisu učení. Vzhledem k tomu, že je v neuronové síti Neocognitron použito sdílení vah, dojde současně s tím i k přizpůsobení vah všech ostatních S-buněk v ploše. Pokud existuje pro zvolenou S-plochu více trénovacích vzorů, jsou všechny postupně předkládány a postup se opakuje. V opačném případě přejdeme na další S-plochu.
Proces učení neuronové sítě Neocognitron je demonstrován na následujícím příkladu.