Specifické mozkové vlnové vzory pro různé styly učení

Nový výzkum přidává značné poznatky o tom, jak jsou v mozku charakterizovány různé typy stylů učení. Vyšetřovatelé se domnívají, že nové poznatky mohou pomoci při včasném odhalení Alzheimerovy choroby a řady dalších neurologických stavů, které ovlivňují explicitní a implicitní učení.

Vyšetřovatelé vysvětlují, že naučit se šlapat na kole a zapamatovat si šachová pravidla vyžadují dva různé typy učení. Nový výzkum nyní poprvé ukazuje, že různé typy učení lze rozlišit podle vzorců mozkových vln, které produkují.

Tyto odlišné neurální podpisy by mohly vést vědce, když studují základní neurobiologii toho, jak se oba učíme motorické dovednosti a pracujeme prostřednictvím složitých kognitivních úkolů, říká Earl K. Miller z MIT, profesor neurovědy a hlavní autor článku.

Kompletní výsledky studie jsou uvedeny v časopise Neuron.

Když neurony vystřelí, produkují elektrické signály, které se spojí a vytvoří mozkové vlny, které kmitají na různých frekvencích. "Naším konečným cílem je pomoci lidem s poruchami učení a paměti," poznamenává Miller.

"Mohli bychom najít způsob, jak stimulovat lidský mozek nebo optimalizovat tréninkové techniky ke zmírnění těchto deficitů."

Neurální podpisy by mohly pomoci identifikovat změny ve strategiích učení, které se vyskytují u nemocí, jako je Alzheimerova choroba, s ohledem na včasnou diagnostiku těchto nemocí nebo posílení určitých typů učení, aby pomohly pacientům vyrovnat se s touto poruchou, říká Roman F. Loonis, postgraduální student a první autor příspěvku.

Historicky si vědci mysleli, že všechno učení je stejné. Poté, jak vysvětluje Miller, se dozvěděli o pacientech, jako je slavný Henry Molaison nebo „H.M.“, u nichž se v roce 1953 vyvinula těžká amnézie poté, co mu byla odstraněna část mozku při operaci kontroly jeho epileptických záchvatů.

Molaison si nemohl vzpomenout, jak snídal několik minut po jídle, ale dokázal se naučit a udržet si motoriku, kterou se naučil, jako je sledování objektů jako pěticípá hvězda v zrcadle.

"H.M. a další amnezici se v průběhu času zlepšili v těchto dovednostech, i když si na tyto věci dříve neměli vzpomínku, “říká Miller.

Rozdíl odhalil, že mozek se zapojuje do dvou typů učení a paměti - explicitní a implicitní.

Explicitní učení „je učení, o kterém máte vědomé povědomí, když přemýšlíte o tom, co se učíte, a můžete formulovat to, co jste se naučili, jako je memorování dlouhé pasáže v knize nebo učení kroků složité hry, jako je šach, “Vysvětluje Miller.

"Implicitní učení je opak." Můžete to nazvat učení motorických dovedností nebo svalová paměť, druh učení, ke kterému nemáte vědomý přístup, jako je učení se jízdě na kole nebo žonglování, “dodává.

"Tím, že se tím budeš zlepšovat a zlepšovat, ale nemůžeš přesně formulovat, co se učíš."

Mnoho úkolů, jako je naučit se hrát novou hudbu, však vyžaduje oba druhy učení, poznamenává.

Když vědci z MIT studovali chování zvířat, která se učí různé úkoly, zjistili známky toho, že různé úkoly mohou vyžadovat explicitní nebo implicitní učení.

Například u úkolů, které vyžadovaly porovnání a porovnávání dvou věcí, se zdálo, že zvířata používají ke zlepšení svých dalších shod správné i nesprávné odpovědi, což naznačuje explicitní formu učení.

Ale v úkolu, kde se zvířata naučila pohybovat svým pohledem jedním nebo druhým směrem v reakci na různé vizuální vzorce, zlepšila svůj výkon pouze v reakci na správné odpovědi, což naznačuje implicitní učení.

Vědci navíc zjistili, že tyto různé typy chování jsou doprovázeny různými vzory mozkových vln.

Během explicitních úkolů učení došlo ke zvýšení mozkových vln alfa2-beta po správné volbě a ke zvýšení delta-theta vln po nesprávné volbě. Vlny alfa2-beta se zvyšovaly s učením během explicitních úkolů, poté se s postupujícím učením snižovaly.

Vědci také viděli známky nervového nárůstu aktivity, ke kterému dochází v reakci na chyby chování, nazývané negativita související s událostmi, pouze u úkolů, o nichž se předpokládalo, že vyžadují výslovné učení.

Zvýšení mozkových vln alfa-2-beta během explicitního učení „by mohlo odrážet vytváření modelu úkolu,“ vysvětluje Miller.

"A poté, co se zvíře naučí úkol, rytmy alfa-beta pak odpadnou, protože model je již postaven."

Naproti tomu rytmy delta-theta se zvýšily pouze se správnými odpověďmi během implicitní úlohy učení a během učení se snížily. Miller říká, že tento vzor by mohl odrážet neurální „přepojení“, které kóduje motorické dovednosti během učení.

"To nám ukázalo, že během explicitního a implicitního učení existují různé mechanismy," poznamenává.

Loonis říká, že podpisy mozkových vln mohou být obzvláště užitečné při formování toho, jak učíme nebo trénujeme člověka, když se učí konkrétní úkol.

"Pokud dokážeme zjistit, jaký druh učení se děje, pak můžeme být schopni posílit nebo poskytnout lepší zpětnou vazbu pro toho jednotlivce," říká.

"Například pokud více využívají implicitní učení, znamená to, že se spíše spoléhají na pozitivní zpětnou vazbu, a mohli bychom upravit jejich učení tak, aby toho využili."

Neurální podpisy by také mohly pomoci detekovat poruchy, jako je Alzheimerova choroba, v dřívější fázi, říká Loonis.

"U Alzheimerovy choroby zmizí s demencí druh výslovného učení faktů a může dojít k návratu k jinému druhu implicitního učení," vysvětluje. "Protože jeden systém učení nefunguje, musíte se spolehnout na jiný."

Dřívější studie ukázaly, že některé části mozku, jako je hipokampus, více souvisejí s explicitním učením, zatímco oblasti, jako jsou bazální ganglia, jsou více zapojeny do implicitního učení.

Miller však říká, že studie mozkových vln naznačuje „velké překrývání těchto dvou systémů. Sdílejí spoustu stejných neuronových sítí. “

Zdroj: MIT