大脑节律和学习。免费技术图书馆新闻

大脑节律和学习

02.03.2015

众所周知，脑神经元的活动会发展成可以在脑电图上看到的波或节律：阿尔法节律、贝塔节律、伽马节律等。节奏会根据这个人此刻正在做什么而相互替换。例如，休息时出现阿尔法波，当我们不忙于任何事情，但我们也没有睡觉时； δ波对应于深度无梦睡眠；如果注意力集中在某个任务上，那么这可以从快速的 theta 和 gamma 节律中看出。此外，大脑的不同区域可以产生不同的波，因为它们执行不同的任务。通过观察节律的动态，可以了解大脑的“部门”如何相互交流，以及在解决与记忆、注意力等相关的认知任务时如何分配责任。

麻省理工学院的 Earl Miller 和 Scott Brincat 在 Nature Neuroscience 上发表的一篇论文中描述了伴随记忆和学习的脑电波活动的变化。研究人员对一般的记忆不感兴趣，而是对它的形式感兴趣，这被称为显式：例如，它负责对象、事件等之间的联系。我们将一个人的外表与他的名字联系起来，但某个事件与事情发生的地方，多亏了明确的记忆。它是在个人主动有意识的努力下形成的，它不仅存在于人类中，也存在于动物中。

在实验中，猴子被展示了成对的图片，因此必须在一些图片之间建立牢固的联系。猴子通过反复试验学习：一遍又一遍地向它们展示图片，它们必须猜测它们是否相关。如果动物正确地猜到所描绘的物体是相互关联的，它就会得到奖励。同时，研究人员记录了海马体和前额叶皮层的活动，这两个大脑区域在学习中起关键作用。事实证明，它们中波的频率会根据猴子给出的答案是否正确而改变。如果结果符合预期，则出现频率为 9-16 Hz 的 beta 节律。如果答案错误，则频率下降到 2-6 Hz，这对应于 theta 节奏。

记忆与新神经回路的形成有关：神经元之间的突触连接维持“记忆细胞”的工作秩序。之前的研究表明，突触的强度（即它们的强度和效率）取决于神经细胞必须工作的节律：如果 β 频率加强细胞间接触，则相反，θ 频率会削弱它们。结合新结果，我们可以想象以下模型：正确答案会刺激大脑中的 β 活动，这反过来又会加强已形成的神经回路——毕竟，他们正确地记住了一切。如果不是，那么 theta 活动将使错误的记忆无效。

这不是第一个关于脑电波和记忆之间关系的工作。因此，去年，诺贝尔奖获得者利根川纯与同事发表了一篇文章，讨论了类似的事情——如果大脑看到不正确的结果，大脑如何纠正记忆。这些实验是在老鼠身上进行的，重点是海马体和内嗅皮层（另一个著名的记忆中心）。然后神经科学家发现，同步大脑两个区域工作的伽马节律可以作为纠正信息的信号。

当然，记忆的过程太复杂了，不能简单地简化为几种波的交替。通过电节律的变化，我们可以判断一个人需要记住一些新信息时相当大的细胞群和整个大脑部分的行为。为什么一种节奏会替代另一种节奏，以及这种替代与正确或不正确记忆之间的联系机制，研究人员尚未找到答案。尽管将来我们可能会有记忆兴奋剂，当我们需要记住某些东西时，它可以帮助大脑切换到正确的节奏。

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