Конкретні моделі мозкової хвилі для різних стилів навчання

Нове дослідження додає значне розуміння того, як різні типи стилів навчання характеризуються в мозку. Слідчі вважають, що нові уявлення можуть допомогти у ранньому виявленні хвороби Альцгеймера та ряду інших неврологічних станів, які впливають на явне та неявне навчання.

Слідчі пояснюють, що для того, щоб навчитися крутити педалі на велосипеді та запам’ятовувати правила шахів, потрібно два різні типи навчання. Зараз нове дослідження вперше показує, що різні типи навчання можна розрізнити за моделями мозкових хвиль, які вони виробляють.

Ці чіткі нейронні підписи можуть керувати вченими, вивчаючи основну нейробіологію того, як ми обидва навчаємось руховим навичкам і працюємо над складними когнітивними завданнями, говорить граф К. Міллер з MIT, професор нейрології та старший автор статті.

Повні результати дослідження містяться в журналі Нейрон.

Коли нейрони спрацьовують, вони виробляють електричні сигнали, які об’єднуються, утворюючи мозкові хвилі, які коливаються на різних частотах. "Наша кінцева мета - допомогти людям з дефіцитом навчання та пам'яті", - зазначає Міллер.

"Ми можемо знайти спосіб стимулювати мозок людини або оптимізувати тренувальні методи для пом'якшення цих дефіцитів".

Нейронні підписи можуть допомогти визначити зміни в навчальних стратегіях, які виникають при таких хворобах, як хвороба Альцгеймера, з огляду на діагностику цих захворювань раніше або вдосконалення певних типів навчання, щоб допомогти пацієнтам впоратися з розладом, каже Роман Ф.Луніс, аспірант та перший автор статті.

Історично склалося так, що вчені вважали, що все навчання є однаковим. Потім, як пояснює Міллер, вони дізналися про таких пацієнтів, як знаменитий Генрі Молейсон або "Х.М.", у якого в 1953 р. Розвинулася важка амнезія після видалення частини мозку під час операції з контролю епілептичних нападів.

Молезон не міг згадати, як снідав через кілька хвилин після їжі, але він зміг навчитися та зберегти моторику, яку вивчив, наприклад, простежуючи предмети, як п’ятикутна зірка в дзеркалі.

“Х.М. та інші амнезіаки з часом удосконалювались у цих навичках, хоча раніше не мали пам’яті робити ці речі », - говорить Міллер.

Розподіл показав, що мозок бере участь у двох типах навчання та пам'яті - явному і неявному.

Явне навчання “- це навчання, про яке ти свідомо усвідомлюєш, коли думаєш про те, що вивчаєш, і можеш сформулювати те, що навчився, наприклад, запам’ятовуючи довгий уривок у книзі або вивчаючи такі кроки складної гри, як шахи, ”- пояснює Міллер.

“Неявне навчання - це навпаки. Ви можете назвати це навчанням руховим навичкам або м’язовій пам’яті, видом навчання, до якого ви не маєте свідомого доступу, наприклад, навчитися їздити на велосипеді чи жонглювати ”, - додає він.

"Роблячи це, ти стаєш все кращим і кращим у цьому, але ти не можеш сформулювати те, що вивчаєш".

Однак багато завдань, як навчання новим музичним творам, вимагають обох видів навчання, зазначає він.

Коли дослідники MIT вивчали поведінку тварин, які вивчають різні завдання, вони виявили ознаки того, що для різних завдань може знадобитися явне або неявне навчання.

Наприклад, у завданнях, які вимагали порівняння та узгодження двох речей, тварини використовували як правильні, так і неправильні відповіді, щоб покращити свої наступні збіги, вказуючи явну форму навчання.

Але в завданні, коли тварини навчилися переводити погляд в той чи інший бік у відповідь на різні візуальні шаблони, вони лише покращили свої показники у відповідь на правильні відповіді, пропонуючи неявне навчання.

Більше того, дослідники виявили, що ці різні типи поведінки супроводжуються різними моделями мозкових хвиль.

Під час явних навчальних завдань спостерігалося збільшення альфа2-бета-мозкових хвиль після правильного вибору, і збільшення дельта-тета-хвиль після неправильного вибору. Альфа2-бета-хвилі збільшувались із навчанням під час явних завдань, а потім зменшувались у міру навчання.

Дослідники також побачили ознаки нервового сплеску активності, який виникає у відповідь на поведінкові помилки, які називаються негативними наслідками, пов'язаними з подіями, лише в тих завданнях, які, як вважалося, вимагають явного навчання.

Збільшення альфа-2-бета-мозкових хвиль під час явного навчання "може відображати побудову моделі завдання", пояснює Міллер.

"А потім, коли тварина вивчить завдання, альфа-бета-ритми тоді падають, тому що модель вже побудована".

На відміну від цього, дельта-тета ритми лише збільшувались із правильними відповідями під час неявного навчального завдання, а вони зменшувались під час навчання. Міллер каже, що така закономірність може відображати нейронне "переключення", яке кодує рухову навичку під час навчання.

"Це показало нам, що під час явного та неявного навчання існують різні механізми", - зазначає він.

Луніс вважає, що підписи мозкової хвилі можуть бути особливо корисними у формуванні того, як ми навчаємо або навчаємо людину, коли вона вивчає конкретне завдання.

"Якщо ми можемо виявити тип навчання, що відбувається, ми можемо покращити або забезпечити кращий зворотний зв'язок для цієї людини", - говорить він.

"Наприклад, якщо вони більше використовують неявне навчання, це означає, що вони, швидше за все, покладаються на позитивні відгуки, і ми могли б змінити їх навчання, щоб скористатися цим".

Нейронні підписи також можуть допомогти виявити такі порушення, як хвороба Альцгеймера, на більш ранній стадії, говорить Луніс.

"Внаслідок хвороби Альцгеймера явний факт засвоєння фактів зникає з деменцією, і може відбутися повернення до іншого виду неявного навчання", - пояснює він. "Оскільки одна система навчання не працює, вам доведеться покладатися на іншу".

Більш ранні дослідження показали, що певні частини мозку, такі як гіпокамп, тісніше пов'язані з явним навчанням, тоді як такі ділянки, як базальні ганглії, більше беруть участь у неявному навчанні.

Але Міллер каже, що дослідження мозкових хвиль вказує на те, що "ці дві системи дуже сильно перекриваються. Вони мають багато спільних нейронних мереж ".

Джерело: MIT