同步的脑电波使快速学习成为可能

由于闪烁的思想，人类的思想可以迅速吸收和分析新信息。根据麻省理工学院神经科学家的新研究，这些快速改变的脑状态可以通过脑波跨越不同脑区的同步来编码。

研究人员发现，当猴子学会对不同模式的点进行分类时，大脑的两个区域——前额叶——也参与了学习皮质和纹状体- 同步其脑波以形成新的通信电路。

“我们在学习期间看到这两个系统之间的相互作用的直接证据，这尚未见过。类别 - 学习在这两个区域之间的新功能电路，这些功能电路是基于节奏的，这是关键因为这在系统神经科学中是一个相对较新的概念，“Earl Miller说，这项研究的MIT和高级作者神经科学教授，在6月12日出现神经元。

大脑中有数百万个神经元，每一个都产生自己的电信号。这些组合的信号产生被称为脑电波的振荡，可以用脑电图(EEG)来测量。研究小组集中研究前额叶皮层(大脑执行控制系统的所在地)和纹状体(控制习惯形成的部位)的脑电图模式。

米勒表示，脑波同步的现象可能先于神经元的突触变化或神经元之间的连接，但米勒表示。这种过程，称为突触塑性，太耗时了，以占用人类思维灵活性，他相信。

“如果你每时每刻都能改变自己的想法，那么你就无法通过不断建立新的联系并在大脑中把它们分开来实现。”“可塑性不会在那样的时间范围内发生，”米勒说，他是麻省理工学院皮考尔学习与记忆研究所的成员。“肯定有某种方法可以动态地建立回路，与我们此刻的想法相对应，然后如果我们片刻之后改变了想法，这些回路就会莫名其妙地断开。”我们认为同步脑电波可能是大脑的方式。“

该论文的主要作者是皮考尔研究所(Picower Institute)前博士后埃文·安佐拉托斯(Evan Antzoulatos)，他目前在加州大学戴维斯分校(University of California at Davis)工作。

一起哼唱

Miller的实验室之前已经表明，在分类学习过程中，纹状体中的神经元很早就开始活跃，然后是前额叶皮层的神经元较慢的激活。“纹状体学习非常简单的事情非常快，然后它的输出训练前额叶皮层逐渐地看到更大的画面，”米勒说。“纹状体学习拼图的碎片，然后前额叶皮层把这些碎片拼在一起。”

在新的研究中，研究人员想调查此活动模式是否实际上反映了前额落型皮质和纹章之间的通信，或者如果每个区域都独立工作。为此，他们将EEG信号测量为猴子学会，以将点图案分配成两类中的一个。

一开始，研究人员只向这些动物展示每个类别中的两个不同的例子，或“范例”。每一轮后，样本的数量会增加一倍。在早期阶段，动物可以简单地记住哪些样本属于每个类别。然而，样本的数量最终变得太大，动物无法记住所有的样本，他们开始学习每个类别的一般特征。

实验结束时，研究人员展示了256个新的样本，猴子们能够正确地对它们进行分类。

当猴子从死记硬背转向学习类别时，研究人员看到了脑电图模式的相应变化。由前额叶皮层和纹状体独立产生的被称为“贝塔带”的脑电波开始相互同步。米勒说，这表明这两个区域之间正在形成一种通信电路。

“存在一些未知的机制，允许这些共振模式形成，并且这些电路在一起开始嗡嗡声，”他说。“那么哼唱可以培养大脑的后续长期可塑性变化，因此真正的解剖电路可以形成。但是他们在一起的第一件事就是哼唱。”

过了一会儿，当动物确定了这两个类别时，纹状体和前额叶皮层之间就形成了两个独立的回路，每个回路对应于其中一个类别。

“扩大你的知识”

以前的研究表明，在认知苛刻的任务期间，之间存在增加的同步正面皮质和视觉皮层但米勒的实验室是第一个显示出与特定思维相关的特定同步模式的实验室。

米勒和安特扎拉斯还表明，一旦前额落型皮质学会了这些类别并将它们发送到纹章，它们会随着新信息进来而进行进一步修改，允许更广泛的学习进行。这种迭代可能一遍又一遍。

“这就是你如何获得人类思想的开放性质。你一直在扩大你的知识，”米勒说。“前额定皮层学习这些类别不是游戏的结束。皮质正在学习这些新的类别，然后是形成可以将类别发送到纹章的电路，好像它只是大脑的全新材料，以便精心制作。“

在后续的研究中，研究人员正在研究大脑如何学习更抽象的类别，以及纹状体和前额叶皮层可能反映这种抽象类型。

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