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【转载】麻省理工学院研究发现同步脑电波能够快速学习  

2014-06-15 08:50:49|  分类: 科学松鼠会 |  标签: |举报 |字号 订阅

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麻省理工学院神经科学家发现当动物学习分类不同圆点图案时来自纹状体(红色)和额叶前皮质(蓝色)的脑波变成同步的。


科学探索

 
Cell Neuron:麻省理工学院研究发现同步脑电波能够快速学习
 

  麻省理工学院神经科学家发现当动物学习分类不同圆点图案时来自纹状体(红色)和额叶前皮质(蓝色)的脑波变成同步的。

 

  从一种想法到另一种想法时人脑能迅速吸收并分析新信息。根据麻省理工学院神经科学家的一项最新研究显示,这些快速变化的大脑状态可以通过脑电波横跨不同脑区域同步进行编码。

  研究人员发现当猴子学习分类不同的圆点图案时,两个与学习有关的大脑区域,即额叶前皮质与纹状体,同步他们的脑波形成新通信线路。

  “我们看到了这两个系统在学习期间之间相互作用的直接证据,这在之前没有见到过。类别学习导致在这两区域之间产生新功能回路,并且这些功能回路基于节律,关键是因为那是系统神经科学中一种相对地新观念,”麻省理工学院神经科学教授Earl Miller说。

  大脑中有数百万神经元,每一个都能产生其特殊的电信号。这些组合信号产生振动称为脑波,它能够通过脑电图(EEG)测量。研究小组专注于来自额叶前皮质——大脑的执行控制系统的位置——和控制习惯形成的纹状体的EEG图形。

  脑波同步的现象可能早于突触的变化或者神经元之间的联接,相信在学习的基础上长期记忆形成,Miller说。这个过程,称为突触可塑性,太费时以致不能解释人脑的灵活性。

  “如果你能瞬间改变你的想法,你无法通过不断的形成新的联接并断开它们在脑中的联接。可塑性不会发生在这样的时间尺度,”麻省理工学院皮考尔研究所学习与记忆研究的一员Miller说。“有一些动态确立回路的方式符合思维,在此刻我们有,然后如果我们改变我们的想法片刻后,那些回路以某种方式分开。我们认为同步脑波也许是脑的一种方式。”(来源:生物帮)


  原文摘要:

Increases in Functional Connectivity between Prefrontal Cortex and Striatum during Category Learning

Evan G. Antzoulatos, Earl K. Miller

  functional connectivity between the prefrontal cortex (PFC) and striatum (STR) is thought critical for cognition and has been linked to conditions like autism and schizophrenia. We recorded from multiple electrodes in PFC and STR while monkeys acquired new categories. Category learning was accompanied by an increase in beta band synchronization of LFPs between, but not within, the PFC and STR. After learning, different pairs of PFC-STR electrodes showed stronger synchrony for one or the other category, suggesting category-specific functional circuits. This category-specific synchrony was also seen between PFC spikes and STR LFPs, but not the reverse, reflecting the direct monosynaptic connections from the PFC to STR. However, causal connectivity analyses suggested that the polysynaptic connections from STR to the PFC exerted a stronger overall influence. This supports models positing that the basal ganglia “train” the PFC. Category learning may depend on the formation of functional circuits between the PFC and STR.

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