研究发现调整脑电波节律可加快成年人的学习速度

科学家们首次表明，在执行学习任务之前短暂调整一个人的个人脑电波周期可以显着提高认知技能的提高速度。

根据该研究背后的团队，校准信息传递速率以匹配我们大脑的自然节奏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。

“每个大脑都有自己的自然节律，这是由共同工作的神经元振荡产生的，”剑桥大学心理学系研究的资深作者Zoe Kourtzi 教授说。“我们模拟了这些波动，因此大脑与自身保持一致——并处于蓬勃发展的最佳状态。”

“我们大脑的可塑性是重组和学习新事物的能力，不断建立在以前的神经元相互作用模式的基础上。通过利用脑电波节律，有可能在从婴儿期到老年期的整个生命周期中加强灵活的学习，”Kourtzi 说。

该研究结果发表在《大脑皮层》杂志上，将作为终身学习和个性化认知中心的一部分进行探索：剑桥与新加坡南洋理工大学 (NTU) 之间的一项研究合作。

神经科学家使用连接到头部的脑电图(或 EEG)传感器来测量 80 名研究参与者大脑中的电活动，并对脑电波节律进行采样。

该团队读取了 alpha 波读数。脑电波频谱的中间范围，当我们清醒和放松时，这个波频率往往占主导地位。

阿尔法波在八到十二赫兹之间振荡：每 85-125 毫秒一个完整的周期。但是，每个人在该范围内都有自己的峰值 alpha 频率。

科学家们利用这些读数创建了一个光学“脉冲”：一个白色方块在黑暗背景上以与每个人的阿尔法波相同的速度闪烁。

参与者接受了 1.5 秒的个性化脉冲，让他们的大脑以自然节奏工作——一种称为“夹带”的技术——然后被呈现在一个棘手的快速认知任务中：试图在一连串的视觉混乱中识别特定的形状.

一个脑电波周期由波峰和波谷组成。一些参与者接收到与其波峰相匹配的脉冲，一些则接收到波谷，而另一些则接收到随机或错误速率(快一点或慢一点)的节奏。每个参与者重复认知任务的 800 多种变化，神经科学家测量了人们提高的速度。

那些锁定在正确节奏中的人的学习速度至少比所有其他组快三倍。当参与者第二天返回完成另一轮任务时，那些在夹带下学得更快的人保持了较高的表现水平。

“发现获得这种令人印象深刻的学习促进所需的具体条件是令人兴奋的，”第一作者伊丽莎白迈克尔博士说，他现在在剑桥的认知和脑科学部门工作。

“干预本身非常简单，只是屏幕上的短暂闪烁，但当我们击中正确的频率加上正确的相位对齐时，它似乎会产生强大而持久的效果。”

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，这是神经元处于“高接受性”状态的周期中的一个点。

“我们感觉自己好像一直在关注这个世界，但实际上我们的大脑会快速拍摄快照，然后我们的神经元会相互交流以将信息串在一起，”南大和剑桥儿科学系的共同作者 Victoria Leong 教授说。 .

“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，因为这是我们的神经元处于兴奋性高度的时候。”

Leong 的 Baby-LINC 实验室之前的工作表明，母亲和婴儿在交流时脑电波会同步。Leong 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，让我们的大脑与环境中的时间刺激保持一致，尤其是在父母与婴儿互动过程中自然交换的交流线索，如言语、目光和手势，”Leong 说。

“当成年人与年幼的孩子说话时，他们会采用以儿童为导向的语言——一种缓慢而夸张的说话方式。这项研究表明，面向儿童的演讲可能是一种自发的速率匹配方式，可以引导儿童较慢的脑电波来支持学习。”

研究人员表示，虽然这项新研究测试了视觉感知，但这些机制可能是“领域通用”的：适用于广泛的任务和情况，包括听觉学习。

他们争辩说，脑电波夹带的潜在应用可能听起来像科幻小说中的东西，但越来越容易实现。“虽然我们的研究使用了复杂的 EEG 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，”Kourtzi 说。

“孩子们现在在屏幕前进行了很多学习。人们可以想象使用脑电波节奏来增强在常规课堂上挣扎的孩子的学习能力，这可能是由于注意力缺陷。”

脑电波诱导促进学习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，例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施与脑电波同步的脉冲可以为新学习者提供优势，或帮助那些在以后的生活中接受再培训。”

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