Erlernen einer neuen Fertigkeit ist einfacher , wenn es um die Fähigkeit haben wir bereits zusammen. Beispielsweise kann ein ausgebildeter Pianist lernen eine neue Melodie einfacher als zu lernen, wie ein Hit Tennis dienen .
Wissenschaftler des Zentrums für das Neuronale Grundlagen der Kognition ( CNBC ) - ein gemeinsames Programm zwischen der Carnegie Mellon University und der University of Pittsburgh - eine grundlegende Einschränkung im Gehirn, die erklären, warum dies geschieht entdeckt. Veröffentlicht als Titelgeschichte in der Zeitschrift Nature , fanden sie zum ersten Mal , dass es Einschränkungen wie anpassungsfähig das Gehirn während des Lernens und dass diese Einschränkungen sind ein entscheidender Faktor dafür, ob eine neue Fertigkeit wird leicht oder schwer zu lernen ist . Das Verständnis der Art und Weise , in der Aktivität des Gehirns während Lernen " verbogen " werden könnte schließlich verwendet werden, um bessere Behandlungsmethoden für die Entwicklung werden Schlaganfall und anderen Hirnverletzungen .
Lead-Autor Patrick T. Sadtler , ein Ph.D. Kandidaten in Pitts Department of Bioengineering Vergleich der Ergebnisse der Studie zu kochen .
" Angenommen, Sie Mehl, Zucker, Backpulver , Eier, Salz und Milch haben Sie können sie verbinden sich zu verschiedenen Einzelteile bilden . - Brot, Pfannkuchen und Kekse - aber es wäre schwierig, Frikadellen mit den vorhandenen Zutaten machen", sagte Sadtler . " Wir fanden, dass das Gehirn funktioniert in ähnlicher Weise während des Lernens . Wir fanden, dass die Versuchspersonen konnten leichter rekombinieren vertraut Aktivitätsmuster auf neue Weise in Bezug auf die Schaffung völlig neue Muster . "
Für die Studie, um die Forschungsgruppe ausgebildete Tiere ein Brain-Computer Interface (BCI) , ähnlich wie diejenigen, die jüngsten Versprechen in klinischen Studien zur Unterstützung der Tetraplegiker und Amputierte haben gezeigt, zu verwenden.
" Diese sich entwickelnde Technologie ist ein leistungsfähiges Werkzeug für die Hirnforschung ", sagte Chen Daofen , Programmdirektor am Nationalen Institut für neurologische Erkrankungen und Schlaganfall (NINDS ) , Teil der National Institutes of Health (NIH) , die diese Forschung unterstützt. "Es hilft Wissenschaftlern Untersuchung der Dynamik von Hirnschaltkreisen , die die neuronalen Grundlagen des Lernens erklären kann . "
Die Forscher aufgezeichnet neuronale Aktivität in der Testperson motorischen Kortex und leitete die Aufnahmen in einen Computer , der die Aktivität in Bewegung eines Cursors auf dem Bildschirm übersetzt . Diese Technik erlaubt dem Team, die Aktivitätsmuster , die den Cursor zu bewegen würde angeben. Der Probanden Ziel war es, den Cursor auf Ziele auf dem Bildschirm , die sie benötigt, um die Muster der neuronalen Aktivität, die die Experimentatoren gebeten hatte erzeugen zu bewegen. Wenn die Probanden konnten den Cursor auch verschieben , das bedeutete , dass sie gelernt hatten , um das Nervenaktivitätsmuster , die die Forscher festgelegt hatte, zu generieren.
Die Ergebnisse zeigten, dass die Themen gelernt , einige neuronale Aktivitätsmuster leichter als andere zu generieren , da sie nur teilweise erreicht präzise Cursorbewegungen . Die härteren zu erlernende Muster unterschieden sich von einem der bereits bestehenden Muster , während die leichter zu lernen Muster waren Kombinationen von bereits bestehenden Gehirnmuster . Da die bestehenden Gehirnmuster wahrscheinlich überlegen, wie die Neuronen miteinander verbunden sind, legen die Ergebnisse nahe , dass die Verbindung zwischen Neuronen Formen lernen .
"Wir wollten untersuchen , wie das Gehirn ändert seine Tätigkeit , wenn Sie lernen , und auch, wie seine Tätigkeit nicht ändern kann kognitive Flexibilität hat ein Limit - . Und das wollten wir herausfinden, was diese Grenze sieht aus wie in Bezug auf die Nervenzellen ", sagte Aaron P. Batista , Assistant Professor für Bioengineering an Pitt.
Byron M. Yu , Assistant Professor für Elektro- und Computertechnik und Biomedizinische Technik an der Carnegie Mellon , glaubt, dass diese Arbeit demonstriert den Nutzen von BCI für grundlegende wissenschaftliche Untersuchungen , die schließlich Auswirkungen auf das Leben der Menschen .
"Diese Ergebnisse könnten die Grundlage für neuartige Rehabilitationsmaßnahmen für die vielen neuronalen Erkrankungen , die durch unsachgemäße neuronale Aktivität auszeichnen ", sagte Yu . "Wiederherstellen -Funktion könnte eine Person benötigen, um ein neues Muster neuronaler Aktivität zu generieren. Wir könnten ähnlich dem, was in die Studie zur Behandlung von Patienten zu trainieren , um die ordnungsgemäße neuronale Aktivität zu generieren Techniken zu verwenden . "