異なる学習スタイルのための特定の脳波パターン

新しい研究により、さまざまな種類の学習スタイルが脳でどのように特徴付けられるかについて、かなりの洞察が追加されました。研究者たちは、新しい洞察が、アルツハイマー病や、明示的および暗黙的な学習に影響を与える他のさまざまな神経学的状態の早期発見に役立つ可能性があると考えています。

調査官は、自転車のペダルを踏んでチェスのルールを暗記する方法を学ぶには、2つの異なるタイプの学習が必要であると説明しています。新しい研究は、初めて、さまざまな種類の学習が、彼らが生み出す脳波パターンによって区別できることを初めて示しています。

神経科学の教授であり、この論文の筆頭著者でもあるMITのEarl K. Miller氏は、これらの異なる神経シグネチャは、科学者が私たちが運動技能を学び、複雑な認知タスクを遂行する方法の根底にある神経生物学を研究する際に役立ちます。

完全な研究結果はジャーナルで見つかります ニューロン.

ニューロンが発火すると、それらは結合して異なる周波数で振動する脳波を形成する電気信号を生成します。 「私たちの最終的な目標は、学習と記憶の障害を持つ人々を支援することです」とミラーは述べています。

「私たちは、人間の脳を刺激したり、トレーニング技術を最適化してそれらの赤字を軽減する方法を見つけるかもしれません。」

神経シグネチャは、アルツハイマー病などの疾患で発生する学習戦略の変化を特定するのに役立ち、これらの疾患を早期に診断したり、特定の種類の学習を強化して患者が障害に対処するのを助けたりすることができると、大学院生であるローマF.ルーニスは述べています。論文の最初の著者。

歴史的に、科学者はすべての学習は同じであると考えていました。その後、ミラーが説明するように、彼らは有名なヘンリーモレゾンや「H.M.」などの患者について知り、てんかん発作を制御する手術で脳の一部を切除した後、1953年に重度の健忘症を発症しました。

モレゾンは、食事の数分後に朝食を食べたことを思い出せませんでしたが、鏡で5つ星の星のようなオブジェクトをなぞるなど、学習した運動能力を学び、維持することができました。

「H.M.また、他の記憶処理薬は、以前にこれらのことをした記憶がなかったとしても、時間とともにこれらのスキルが向上しました」とMiller氏は言います。

格差により、脳は2つのタイプの学習と記憶に関与していることが明らかになりました。

明示的な学習とは、自分が何を学んでいるかを考え、本の長い文章を暗記したり、チェスのような複雑なゲームのステップを学習したりするなど、学習したことを明確に表現できるときに、意識的に気づいていることを学ぶことです。 」ミラーは説明します。

「暗黙の学習はその逆です。自転車の運転やジャグリングの学習など、意識的にアクセスできない種類の学習である、それを運動技能学習または筋肉記憶と呼ぶかもしれません。」と彼は付け加えます。

「それを行うことで、だんだん上手になりますが、学んでいることを明確に表現することはできません。」

しかし、新しい音楽を演奏することを学ぶような多くのタスクは、両方の種類の学習を必要とすると彼は述べています。

MITの研究者がさまざまなタスクを学習する動物の行動を調査したところ、さまざまなタスクには明示的または暗黙的な学習が必要になる可能性があるという兆候が見つかりました。

たとえば、2つのことを比較して一致させる必要があるタスクでは、動物は正しい答えと間違った答えの両方を使用して次の一致を改善するように見え、学習の明示的な形式を示しています。

しかし、動物が異なる視覚パターンに応じて視線を一方向または他の方向に動かすことを学習したタスクでは、正しい答えに応答してパフォーマンスを改善するだけであり、暗黙の学習が示唆されました。

さらに、研究者たちは、これらのさまざまな種類の行動にはさまざまなパターンの脳波が伴うことを発見しました。

明示的な学習タスク中に、正しい選択に続いてalpha2-beta脳波が増加し、誤った選択を行った後にdelta-theta波が増加しました。 alpha2-betaの波は、明示的なタスク中に学習とともに増加し、学習が進むにつれて減少しました。

研究者たちはまた、明示的な学習が必要であると考えられた課題のみで、行動関連の否定と呼ばれる行動エラーに反応して起こる活動の神経スパイクの兆候を見ました。

明示的学習中のアルファ-2-ベータ脳波の増加は、「課題のモデルの構築を反映している可能性がある」とミラーは説明する。

「そして、動物が課題を学習した後、モデルがすでに構築されているため、アルファベータリズムが低下します。」

対照的に、デルタシータリズムは、暗黙の学習タスク中に正解でのみ増加し、学習中に減少しました。ミラー氏は、このパターンは学習中の運動能力をコード化する神経の「再配線」を反映している可能性があると語った。

「これは、明示的学習と暗黙的学習の間に異なるメカニズムが機能していることを示しました」と彼は述べています。

Loonisは、脳波のシグネチャは、特定のタスクを学習するときの人の教え方や訓練方法を形作るのに特に役立つ可能性があると言います。

「進行中の種類の学習を検出できれば、その個人に対してより良いフィードバックを提供または提供できる可能性があります」と彼は言います。

「たとえば、彼らが暗黙の学習をより多く使用している場合、それは彼らが肯定的なフィードバックに依存する可能性が高いことを意味し、それを利用するために彼らの学習を変更することができます。」

神経サインは、アルツハイマー病などの疾患を早期に発見するのにも役立つとルーニス氏は言う。

「アルツハイマー病では、ある種の明白な事実学習が認知症とともに消え、異なる種類の暗黙の学習への復帰があり得る」と彼は説明する。 「1つの学習システムがダウンしているため、別の学習システムに依存する必要があります。」

以前の研究では、海馬などの脳の特定の部分は明示的な学習と密接に関連しており、大脳基底核などの領域は潜在的な学習に関与していることがわかっています。

しかしミラー氏は、脳波研究は「これら2つのシステムの多くの重複を示しています。彼らは多くの同じニューラルネットワークを共有しています。」

出典：MIT