Специфични модели на мозъчната вълна за различни стилове на обучение

Ново изследване добавя значителна представа за това как различните видове стилове на обучение се характеризират в мозъка. Изследователите смятат, че новите прозрения могат да помогнат за ранното откриване на болестта на Алцхаймер и редица други неврологични състояния, които засягат явно и имплицитно обучение.

Изследователите обясняват, че за да научите как да педалирате колело и да запомните правилата на шаха, са необходими два различни вида обучение. Сега новото изследване за първи път показва, че различните видове обучение могат да бъдат разграничени от моделите на мозъчните вълни, които те произвеждат.

Тези различни невронни подписи биха могли да насочат учените, докато изучават основната невробиология за това как и двамата учим двигателни умения и работим чрез сложни когнитивни задачи, казва графът К. Милър от MIT, професор по неврология и старши автор на статията.

Пълни резултати от проучването се намират в списанието Неврон.

Когато невроните стрелят, те произвеждат електрически сигнали, които се комбинират, образувайки мозъчни вълни, които се колебаят на различни честоти. „Крайната ни цел е да помогнем на хората с дефицит на обучение и памет“, отбелязва Милър.

„Може да намерим начин да стимулираме човешкия мозък или да оптимизираме техниките за обучение, за да смекчим тези дефицити.“

Невронните подписи биха могли да помогнат за идентифициране на промените в учебните стратегии, които се случват при заболявания като болестта на Алцхаймер, с оглед да се диагностицират тези заболявания по-рано или да се подобрят някои видове учене, за да се помогнат на пациентите да се справят с разстройството, казва Роман Ф. Лоонис, студент и първи автор на статията.

В исторически план учените смятаха, че цялото обучение е едно и също. След това, както обяснява Милър, те научават за пациенти като известния Хенри Молейсон или „Х.М.“, които развиват тежка амнезия през 1953 г., след като част от мозъка му е отстранена в операция за овладяване на епилептичните му припадъци.

Молейсън не можеше да си спомни да е закусвал няколко минути след хранене, но успя да научи и запази моторни умения, които е научил, като например проследяване на обекти като петолъчна звезда в огледало.

„Х.М. и други амнезиаци се усъвършенстваха с тези умения с течение на времето, въпреки че преди това нямаха спомен да правят тези неща ”, казва Милър.

Разделението разкри, че мозъкът участва в два вида учене и памет - изрично и имплицитно.

Изрично обучение „е ученето, за което имате съзнателно съзнание, когато мислите за това, което научавате и можете да формулирате наученото, като запомняне на дълъг пасаж в книга или изучаване на стъпките на сложна игра като шах, - обяснява Милър.

„Имплицитното обучение е обратното. Може да го наречете обучение за двигателни умения или мускулна памет, вид обучение, до който нямате съзнателен достъп, като да се научите да карате колело или да жонглирате “, добавя той.

„Правейки го, вие се справяте все по-добре, но не можете да формулирате това, което научавате.“

Много задачи обаче, като да се научиш да свириш ново музикално произведение, изискват и двата вида обучение, отбелязва той.

Когато изследователите от Масачузетския технологичен институт изучават поведението на животните, които учат различни задачи, те откриват признаци, че различните задачи могат да изискват или явно, или неявно обучение.

Например в задачи, които изискват сравняване и съпоставяне на две неща, животните използваха както правилни, така и неправилни отговори, за да подобрят следващите си съвпадения, което показва изрична форма на обучение.

Но в задача, при която животните се научиха да движат погледа си в една или друга посока в отговор на различни визуални модели, те само подобриха представянето си в отговор на правилни отговори, предполагайки имплицитно учене.

Нещо повече, установиха изследователите, тези различни видове поведение са придружени от различни модели на мозъчни вълни.

По време на явни учебни задачи се наблюдава увеличение на мозъчните вълни алфа2-бета след правилен избор и увеличаване на делта-тета вълните след неправилен избор. Алфа2-бета вълните се увеличаваха с ученето по време на явни задачи, след което намаляваха с напредването на обучението.

Изследователите също така са забелязали признаци на нервен скок в активността, който се появява в отговор на поведенчески грешки, наречени негативи, свързани със събития, само в задачите, за които се смята, че изискват изрично обучение.

Увеличението на алфа-2-бета мозъчните вълни по време на изрично обучение „може да отразява изграждането на модел на задачата“, обяснява Милър.

„И тогава, след като животното научи задачата, алфа-бета ритмите отпадат, защото моделът вече е изграден.“

За разлика от тях, делта-тета ритмите се увеличават само с правилни отговори по време на имплицитна учебна задача и те намаляват по време на ученето. Милър казва, че този модел може да отразява невронно "пренареждане", което кодира двигателните умения по време на обучение.

„Това ни показа, че съществуват различни механизми по време на експлицитно спрямо имплицитно обучение“, отбелязва той.

Loonis казва, че подписите на мозъчните вълни могат да бъдат особено полезни при оформянето на начина, по който учим или обучаваме човек, докато той се научава на конкретна задача.

„Ако успеем да открием какъв тип обучение се случва, тогава може да успеем да подобрим или да осигурим по-добра обратна връзка за това лице“, казва той.

„Например, ако те използват имплицитно обучение повече, това означава, че по-вероятно разчитат на положителна обратна връзка и бихме могли да модифицираме тяхното обучение, за да се възползват от това.“

Невронните подписи също могат да помогнат за откриване на разстройства като болестта на Алцхаймер на по-ранен етап, казва Loonis.

„При Алцхаймер един вид изрично учене на факти изчезва с деменция и може да има връщане към различен вид имплицитно учене“, обяснява той. „Тъй като едната система за обучение не работи, трябва да разчитате на друга.“

По-ранни проучвания показват, че някои части на мозъка, като хипокампуса, са по-тясно свързани с явното учене, докато области като базалните ганглии са по-ангажирани в имплицитното обучение.

Но Милър казва, че изследването на мозъчните вълни показва „много припокриване в тези две системи. Те споделят много едни и същи невронни мрежи. "

Източник: MIT