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:

Эффективная защита от коррозии 21.06.2025

Коррозия - один из главных врагов железа и его сплавов, ежегодно причиняющий ущерб на миллиарды долларов в инфраструктуре, транспорте и промышленности. Существующие антикоррозионные решения, такие как цинковое покрытие, со временем теряют эффективность: они отслаиваются, повреждаются или дают микротрещины, открывая путь влаге и соли. На этом фоне ученые активно ищут способы сделать защиту от коррозии более стойкой, долговечной и экономичной. Группа исследователей из Института химии Еврейского университета в Иерусалиме предложила новый подход к решению этой задачи. В отличие от традиционных защитных покрытий, которые опираются лишь на физическую адгезию к металлу, их метод включает создание прочной химической связи на молекулярном уровне. Основа разработки - двухслойная структура, где первым наносится слой N-гетероциклических карбенов, а вторым - полимер высокой прочности. Карбены играют роль своеобразного "молекулярного суперклея", надежно соединяя металл и полимер в единую систе ...>>

Открыт p-волновый магнетизм 21.06.2025

Современная физика постоянно расширяет горизонты нашего понимания материи, и одним из самых перспективных направлений сегодня остаются исследования в области спиновых и магнитных состояний. В мире, где стремительно растут вычислительные нагрузки и потребность в энергоэффективных решениях, ученые ищут принципиально новые подходы к хранению и обработке информации. Одним из таких прорывов стало открытие нового типа магнетизма - так называемого p-волнового магнетизма, зафиксированного в лабораторно выращенном кристалле никелия йодида (NiI2). Международная команда исследователей, в которую вошли ученые Массачусетского технологического института (MIT), сумела создать сверхтонкие слои кристалла в условиях высокотемпературной печи. Как отмечает физик Риккардо Комина, никелий йодид оказался идеальной модельной системой для проверки теоретических предположений о существовании этого необычного состояния материи. При помощи поляризованного света исследователи наблюдали спиральную организацию эл ...>>

Социальные сети вредят здоровому сну 20.06.2025

В эпоху смартфонов и постоянного подключения ко всему, все больше людей сталкиваются с проблемами сна. Усталость по утрам, сложности с засыпанием и ощущение "разбитости" - частые жалобы, с которыми сталкиваются даже молодые и здоровые пользователи. Ученые давно предостерегают от употребления кофеина, алкоголя и использования гаджетов поздним вечером. Однако новое исследование добавило в этот список еще один вредный фактор: активность в социальных сетях перед сном. Команда исследователей из Университета Дюка под руководством специалиста по данным доктора Уильяма Мейерсона проанализировала поведение более 50 тысяч пользователей социальных сетей. Целью было выяснить, как время публикаций влияет на привычки сна. Результаты оказались неожиданно тревожными: люди, публиковавшие посты менее чем за час до сна, засыпали в среднем на три часа позже, чем те, кто этого не делал. Особенно заметным оказался эффект среди тех, кто размещал по нескольку постов подряд. Эти участники оставались акти ...>>

Сверхвысокопараллельный оптический процессор 20.06.2025

Исследователи из Шанхайского института оптики и точной механики при Китайской академии наук заявили о создании прототипа революционного оптического процессора, способного выполнять вычисления с рекордной параллельностью. Китайским ученым удалось не просто продемонстрировать прототип, а сделать шаг к практическому использованию оптических технологий в масштабных вычислениях. Их чип сочетает в себе компактность, гибкость, энергоэффективность и скорость - качества, которые сегодня особенно востребованы в условиях глобального роста данных и потребностей в реальном времени. Новое устройство отличается тем, что обрабатывает информацию одновременно по более чем сотне оптических каналов. В традиционных оптических чипах используется один луч света с одной длиной волны. Однако китайским инженерам удалось разделить лазерный поток на множество спектральных компонентов с помощью так называемых солитонных микрогребенок - миниатюрных резонаторных структур, создающих серию равномерно расположенн ...>>

Выбирать партнера помогает забота о потомстве 19.06.2025

Выбор партнера у человека - процесс сложный и многослойный. Он включает в себя как осознанные предпочтения, так и скрытые биологические механизмы, о которых мы не всегда догадываемся. Новое исследование, проведенное учеными из Университета Восточной Финляндии, проливает свет на один из таких тонких механизмов: оказывается, важнейшую роль в выборе будущего отца потомства может играть женский репродуктивный тракт. Речь идет не просто о внешнем выборе, а о молекулярной и клеточной селекции, которая происходит уже после полового акта. Центром внимания ученых стала система HLA - комплекс человеческих лейкоцитарных антигенов, который играет ключевую роль в работе иммунной системы. Ранее было замечено, что пары с различающимися HLA-генами имеют более высокую вероятность успешного зачатия. Это объясняется тем, что разнородные иммунные гены у родителей обеспечивают потомству более широкий спектр иммунной защиты. Считалось, что такие предпочтения могут формироваться на уровне восприятия запах ...>>

Случайная новость из Архива Солнечных панелей в Токио станет больше 16.09.2022 Правительство Токийского столичного округа анонсировало новую политику, которая предусматривает обязательную установку солнечных панелей на некоторые из новых домов - как часть мер по продвижению использования солнечной энергии. Как сообщает The Japan News , старт инициативы запланирован на 2025 год, она станет первой в своем роде для Японии. Под действие новых правил, обязывающих устанавливать солнечные панели, будут попадать около 50 застройщиков, строящих здания общей площадью не менее 20 тыс. м2 в год. Впрочем, доля необходимых для установки солнечных панелей будет отличаться от района к району с учетом степени инсоляции в том или ином месте. Например, если в районах Тиода и Тюо, где расположены многие высокие здания, должно покрываться панелями 30% крыш, то в малоэтажных районах - до 85%. Поскольку жизненный цикл панелей составляет около 20-30 лет, правительство округа также создаст систему продвижения их переработки с прицелом для подготовки массовой замены панелей в будущем. Не исключены и лизинг панелей, а также субсидии для покупателей домов и другие льготы. По данным издания, некоторые застройщики выражают обеспокоенность дополнительными затратами, способными поднять стоимость жилья. В ответ власти с началом реализации программы обещают усилить меры поддержки. С весны 2025 г. новые дома по всей стране должны соответствовать определенным стандартам энергосбережения - например, застройщики должны использовать материалы с высоким уровнем теплоизоляции. Местные власти решили запустить свою "солнечную" инициативу одновременно с началом внедрения общенациональных стандартов для того, чтобы упростить задачу строителям. По словам губернатора Токийского столичного округа Юрико Койке (Yuriko Koike), она надеется, что новая инициатива станет поворотной точкой в истории, после которой можно будет заявить, что "Токио поменялся".

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025