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剑桥研究发现，适应脑电波节奏可以加快成年人的学习速度
【字体： 大 中 小 】 时间：2023年02月01日 来源：Cerebral Cortex
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科学家首次证明，在一个人执行学习任务之前，短暂地调整一下他们的脑电波周期，可以极大地提高认知技能的提高速度。
科学家首次证明，在一个人执行学习任务之前，短暂地调整一下他们的脑电波周期，可以极大地提高认知技能的提高速度。
研究团队表示，根据大脑的自然节奏来调整信息传递的速度，可以提高我们吸收和适应新信息的能力。
剑桥大学的研究人员表示，这些技术可以帮助我们在以后的生活中保持“神经可塑性”，并促进终身学习。
该研究的资深作者、剑桥大学心理学系的佐伊·考茨教授说:“每个大脑都有自己的自然节奏，这是由神经元共同工作时产生的振荡。”“我们模拟了这些波动，这样大脑就能自我协调，并处于最佳的繁荣状态。”
“我们大脑的可塑性是一种重组和学习新事物的能力，它不断地建立在先前神经元相互作用的模式上。通过控制脑电波节律，有可能提高从婴儿到成年的整个生命周期的灵活性学习，”库尔茨说。
这项研究结果发表在《大脑皮层》杂志上，将作为剑桥大学和新加坡南洋理工大学(NTU)终身学习和个性化认知中心的一部分进行研究。
神经科学家使用脑电图或脑电图传感器连接在头部来测量80名研究参与者的脑电活动，并采样脑电波节律。
研究小组采集了阿尔法波读数。作为脑电波频谱的中频，当我们清醒和放松时，这种波频率往往占主导地位。
阿尔法波在8到12赫兹之间振荡:每85-125毫秒一个完整的周期。然而，在这个范围内，每个人都有自己的峰值频率。
科学家们利用这些读数创造了一种光学“脉冲”:一个白色正方形在黑暗背景上闪烁，与每个人的单独阿尔法波的节奏相同。
参与者接受1.5秒的个性化脉冲，以使他们的大脑以自然节奏工作——一种称为“诱导”的技术——然后面临一项棘手的快速认知任务:试图在一连串视觉混乱中识别特定的形状。
脑电波周期由波峰和波谷组成。一些参与者接收到的脉冲与他们的波峰相匹配，一些人接收到的脉冲与波谷相匹配，而另一些人接收到的节奏要么是随机的，要么是错误的(稍微快一点或慢一点)。每个参与者重复了800多个认知任务的变化，神经科学家测量了人们提高的速度。
那些被锁定在正确节奏的人的学习速度至少比其他所有组快三倍。当参与者第二天回来完成另一轮任务时，那些在引导下学习得更快的人保持了更高的表现水平。
剑桥大学认知与脑科学部门的第一作者伊丽莎白·迈克尔博士说:“发现这种令人印象深刻的学习能力提升所需的特定条件是令人兴奋的。”干预本身非常简单，只是屏幕上的一个短暂的闪烁，但当我们达到正确的频率加上正确的相位对齐时，它似乎有一个强大而持久的效果。”
重要的是，夹带脉冲需要与脑电波的波谷同步。科学家们认为，这是一个周期中神经元处于“高接受性”状态的点。
来自南洋理工大学和剑桥大学儿科学系的共同作者维多利亚·梁教授说:“我们觉得自己好像在不断地关注这个世界，但实际上我们的大脑会快速拍摄快照，然后我们的神经元相互交流，将信息串在一起。”
“我们的假设是，通过将信息传递与脑电波的最佳阶段相匹配，我们可以最大限度地捕获信息，因为此时我们的神经元处于兴奋的高度。”
梁的Baby-LINC实验室之前的研究表明，当母亲和婴儿交流时，他们的脑电波会同步。梁认为，这项最新研究中的机制非常有效，因为它反映了我们婴儿时期的学习方式。
“我们正在利用一种机制，使我们的大脑能够与环境中的暂时刺激保持一致，特别是在父母和婴儿互动过程中自然交换的言语、凝视和手势等交流线索，”梁说。
“当大人和小孩子说话时，他们采用的是儿童导向的语言——一种缓慢而夸张的说话方式。这项研究表明，儿童导向语言可能是一种自发的速度匹配方式，并引导儿童较慢的脑电波来支持学习。”
研究人员说，虽然这项新研究测试了视觉感知，但这些机制可能是“通用的”:适用于广泛的任务和情况，包括听觉学习。
他们认为脑电波夹带的潜在应用可能听起来像科幻小说的东西，但越来越可实现。“虽然我们的研究使用了复杂的脑电图机器，但现在有简单的头带系统，可以让你很容易地测量大脑频率，”库尔齐说。
“现在的孩子们在屏幕前学习很多东西。人们可以想象，对于那些在普通教室里学习困难的孩子来说，使用脑电波节奏来提高他们的学习能力，这些孩子可能是由于注意力缺陷。”
脑电波夹带在促进学习方面的其他早期应用可能涉及对快速学习和快速决策至关重要的职业的培训，如飞行员或外科医生。“虚拟现实模拟现在是许多职业培训的有效组成部分，”Kourtzi说。
“在这些虚拟环境中实现与脑电波同步的脉冲可以给新学习者带来优势，或者帮助他们在以后的生活中进行再培训。”
剑桥大学提供
