Ритмы мозга и обучаемость 02.03.2015

Известно, что активность нейронов мозга складывается в волны или ритмы, которые можно увидеть на электроэнцефалограмме: альфа-ритм, бета-ритм, гамма-ритм и другие. Ритмы сменяют друг друга в зависимости от того, чем именно в данный момент занимается человек. Например, альфа-волны появляются во время отдыха, когда мы ничем не заняты, но и не спим; дельта-волны соответствуют глубокому сну без сновидений; если же внимание сконцентрировано на какой-то задаче, то это видно по быстрым тета- и гамма-ритмам. Более того, разные области мозга могут генерировать различные волны, потому что выполняют разные задачи. Наблюдая за динамикой ритмов, можно много сказать о том, как "департаменты" мозга общаются друг с другом и как распределяются обязанности при решении когнитивных задач, связанных с памятью, вниманием и т. д.

В статье, опубликованной в Nature Neuroscience, Эрл Миллер (Earl Miller) и Скотт Бринкэт (Scott Brincat) из Массачусетского технологического института описывают, какие изменения в волновой активности мозга сопровождают запоминание и обучение. Исследователей интересовала не память вообще, а та ее форма, которую называют эксплицитной: она отвечает, например, за связь между объектами, событиями и т. д. Мы связываем внешность человека с его именем, а некое событие с местом, где оно произошло, как раз благодаря эксплицитной памяти. Формируется она при активных сознательных усилиях со стороны индивидуума, и есть она не только у человека, но и у животных.

В эксперименте обезьянам показывали пары картинок, так что между некоторыми изображениями должны были установиться прочные связи. Обезьяны учились методом проб и ошибок: им снова и снова показывали картинки, а они должны были предположить, связаны они между собой или нет. Если животное правильно угадывало, что изображенные предметы связаны друг с другом, ему давали угощение. Одновременно исследователи регистрировали активность гиппокампа и префронтальной коры – двух зон мозга, играющих ключевую роль в обучении. Оказалось, что частота волн в них менялась в зависимости от того, правильный или неправильный ответ давала обезьяна. Если результат соответствовал ожиданию, то появлялся бета-ритм с частотой 9-16 Гц. Если же ответ был неправильный, то частота падала до 2-6 Гц, что соответствовало тета-ритму.

Запоминание связано с формированием новых нейронных контуров: синаптические соединения между нейронами поддерживают "ячейку памяти" в рабочем состоянии. Ранее было показано, что сила синапсов (то есть их прочность и эффективность) зависит от того, в каком ритме приходится работать нервным клеткам: если бета-частоты усиливают межклеточные контакты, то тета-частоты, наоборот, ослабляют. Вместе с новыми результатами можно представить такую модель: правильный ответ стимулирует в мозге бета-активность, которая, в свою очередь, укрепляет сформировавшиеся нейронные цепочки – ведь они все правильно запомнили. Если же нет, то тета-активность аннулирует неправильную память.

Это не первая работа, посвященная взаимосвязи волн мозга и памяти. Так, в прошлом году нобелевский лауреат Судзуми Тонегава опубликовал вместе с коллегами статью, в которой шла речь о похожих вещах – как мозг корректирует память, если видит неверный результат. Те эксперименты ставили на мышах, и в фокусе внимания были гиппокамп и энторинальная кора (еще один известный центр памяти). Тогда нейробиологи обнаружили, что сигналом к исправлению информации служат гамма-ритмы, синхронизирующие работу двух зон мозга.

Разумеется, процесс запоминания слишком сложен, чтобы его можно было свести просто к чередованию нескольких типов волн. По изменениям в электрических ритмах мы можем судить о поведении достаточно крупных ансамблей клеток и целых участков мозга в тот момент, когда индивидууму нужно запомнить какую-то новую информацию. Почему один тип ритмов сменяет другой, что за механизм связывает такой замену с правильной или неправильной памятью, исследователям еще предстоит выяснить. Хотя не исключено, что в будущем у нас появятся стимуляторы памяти, которые будут помогать мозгу переключаться на нужный ритм, когда нам потребуется что-нибудь запомнить.

<< Назад: Процессоры Freescale для прикладных электронных устройств 02.03.2015

>> Вперед: Модули DDR4 NVDIMM емкостью до 16 Гбайт 01.03.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Сверхлегкая беспроводная мышь Logitech G Pro X Superlight 25.11.2020

Logitech представила новую беспроводную игровую мышь Logitech G Pro X Superlight, которую в компании называют самой легкой wireless-мышью для профессиональных киберспортсменов. Модель уже прошла испытания игроками датской команды Astralis в 12-ом сезоне ESL PRO League Final, а также французской команды G2 Esports на League of Legends European Championship 2020. Модернизированная и специально спроектированная для снижения веса при одновременном повышении производительности, мышка весит менее 6 ...>>

Магнитный спрей создает роботов 25.11.2020

Для создания крошечных роботизированных устройств нужна миниатюрная электроника, что делает производство таких механизмов сложным и дорогостоящим занятием. Исследователи из Гонконга рассказали о новой технологии, позволяющей превращать любые микроскопические объекты в роботов при помощи специального магнитного спрея. Команда ученых заявила о создании уникального спрея, после обработки которым любые объекты получают функции роботов и могут управляться благодаря магнитным свойствам. Спрей состо ...>>

Новая технология оптического изображения наночастиц 24.11.2020

Ученые из Хьюстонского университета и Онкологического центра при Техасском университете (США) разработали новую технологию оптического изображения PANORAMA, которая может обнаружить наночастицы размером до 25 нанометров. Специалисты отмечают, что размер самого маленького прозрачного объекта, который может сегодня отобразить стандартный микроскоп, составляет от 100 до 200 нанометров. Помимо того, что они такие маленькие, эти объекты не отражают, не поглощают и не "рассеивают" достаточно света, ...>>

Сетевое хранилище TerraMaster F5-221 24.11.2020

Ассортимент компании TerraMaster пополнило хранилище с сетевым подключением F5-221, ориентированное на небольшие предприятия и домашних пользователей. Хранилище построено на двухъядерном процессоре Intel Celeron J3355, работающем на частоте 2,0-2,5 ГГц, в распоряжении которого есть 2 ГБ оперативной памяти. Память можно расширить до 6 ГБ. Хранилище TerraMaster F5-221 располагает пятью отсеками, куда можно установить накопители типоразмера 2,5 дюйма или 3,5 дюйма с интерфейсом SATA суммарным об ...>>

Искусственный алмаз получен при комнатной температуре 23.11.2020

Новая технология позволяет синтезировать искусственные алмазы без сильного нагревания и получать даже редчайший лонсдейлит с особо прочными кристаллами. В естественных условиях алмазы формируются глубоко в недрах Земли. Его образование занимает немало времени, требует высокого давления и нагрева выше 1000 °C. Получать синтетические алмазы удается быстрее, хотя процесс по-прежнему происходит при огромных давлениях и температурах. Обойтись без нагревания ученые научились только теперь, разработ ...>>

Случайная новость из Архива

Асфальт на постном масле 18.08.2008

Австрийская фирма "Виалит-Асфальт" разработала рецепт асфальта на рапсовом масле. Эта добавка составляет от 2 до 20%. Так как растительное масло оказывает размягчающее действие на битум, можно применять более твердые сорта битума, чем в обычном асфальте.

В результате дорожное покрытие быстрее застывает после укладки и оказывается прочнее традиционного, так что менять и ремонтировать его приходится реже. Хотя рапсовый асфальт дороже обычного на 10%, как показало его применение в Австрии и Германии, в итоге он дает экономию средств.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

Бесплатная техническая документация для любителей и профессионалов