当人们改变想法时，人类大脑能够快速地吸收和分析其中的新信息。麻省理工大学（MIT）神经学科学家的一项新研究结果表明，同步来自大脑不同区域的脑电波能够实现大脑状态的快速转变。
研究人员发现，猴子学习如何分类不同类型圆点的过程中，大脑中的前额皮层和纹状体会同步它们的脑电波，从而形成新的通信回路。
MIT大学皮考尔学院神经学教授,此次研究论文的第一作者Earl Miller，在6月12日出版的《神经元》(Neuron)杂志上发表论文：“研究发现了前额皮层和纹状体在学习中相互作用的直接证据，这在以前从未见过。类别学习使得这两个不同区域间相互作用产生新的节奏型功能性回路，这个新概念对系统神经学很重要。”
大脑中有数百万个神经元，每一个都产生独特的电子信号。这些信号组合在一起就形成了脑电波，科学家利用脑电图（EEG）测量脑电波。前额皮层是大脑中发出控制执行命令的地方，纹状体则控制着习性的形成,研究团队主要研究这两个区域的EEG模式。
Miller认为脑电波同步现象的发生可能先于神经元突触的改变或者神经元的连接，这两种现象被认为是学习和形成持久记忆力的基础。这个过程常被称作突触可塑性，不过它耗费的时间过于冗长，很难用来解释人类大脑的灵活性。
MIT皮考尔学院研究学习与记忆学的学者Miller认为，“由于突触可塑性所需时间很长，所以大脑无法做到通过改变突触连接强度与方式,即持续地制造新联系以及分割想法，来改变想法。大脑一定用了什么其他妙招建立产生我们现在的想法的动态回路，这些回路能在想法改变时断裂。我们认为可能是脑电波的同步建立的回路。”
这份报告的主要作者Evan Antzoulatos以前是皮卡尔学院博士后，他现在在加利福尼亚大学戴维斯分校。
一唱一和的脑电波
Miller过去的实验表明,大脑学习分类时，纹状体里的神经元先活跃起来，之后前额皮层中的神经元被慢慢激活。Miller说：“纹状体能够非常快地学习十分简单的事物，而前额皮层用纹状体的学习成果来学习更复杂的事物。就好像拼图时，纹状体识别拼图的每一小块碎片，前额皮层则将这些小碎片完整的拼凑在一起。”
在新的实验中，研究者想要探究前额皮层和纹状体是否相互独立。猴子将不同类型的圆点划分进不同的两个类别时，大脑的两个区域会产生EEG信号。研究方式是测量这个过程产生的EGG信号。
实验开始时，研究员给动物们看各个圆点种类的两个例子，或者说”标本”.每一轮实验结束后标本的数量加倍，刚开始的时候，动物们可以轻松地记住哪个标本是属于哪个分类的.但是最后当标本数量变得很大时,动物们很难记住所有标本长什么样,它们则开始学习总结每个分类的特点。
实验最后，猴子们能正确归类256个不同标本。
当猴子们的学习方式从死记硬背转换到研究每一个类别时，研究者在EEG上看到了相应的信号转移。由前额皮层和纹状体产生的脑电波,也就是”β波”，开始相互同步。Miller说,这个发现标志着两个区域间交流回路的形成。
他说：“一些未知的原理导致脑电波共振，之后大脑区域间的回路开始一唱一和起来。回路的共鸣可能为之后大脑长期的适应性改变打下基础,使结构上的回路真正形成。但是，这一切都从脑电波的一唱一和开始。
实验进行一段时间后，动物们学会了分类，它们的纹状体和前额皮层间出现两个独立的回路，分别对应不同的类别。
“扩大知识面”
以前有研究发现，大脑在进行有认知需求的任务时，额叶和视觉皮层同步的脑电波增多。但是Miller的实验室第一次揭露了特定脑电波同步方式与特定思考方式有关联的事实。
Miller和Antzoulatos同时表示，前额皮层学习各个类别，并把类别信息发送给纹状体之后，前额皮层会随着新信息的加入进行自我修正，使学习内容更广阔。这个过程会不断重复。
Miller说，这就是人类如何在不断扩充知识中拥有开放性思维的。前额皮层并不仅仅学习类别,它还要形成能将类别信息输送给纹状体的回路,就好像皮层将新材料交给大脑进行精细加工一样。
研究员们会在后续实验中研究大脑如何学习更抽象的类别,以及纹状体和前额皮层的活动是如何对应抽象类型。
联系客服
