Modelli di onde cerebrali specifici per diversi stili di apprendimento

Una nuova ricerca aggiunge notevoli informazioni su come i diversi tipi di stili di apprendimento sono caratterizzati nel cervello. I ricercatori ritengono che le nuove conoscenze possano aiutare con la diagnosi precoce dell'Alzheimer e di una varietà di altre condizioni neurologiche che influenzano l'apprendimento esplicito e implicito.

Gli investigatori spiegano che imparare a pedalare su una bicicletta e memorizzare le regole degli scacchi richiedono due diversi tipi di apprendimento. La nuova ricerca ora mostra, per la prima volta, che diversi tipi di apprendimento possono essere distinti dai modelli di onde cerebrali che producono.

Queste distinte firme neurali potrebbero guidare gli scienziati mentre studiano la neurobiologia sottostante di come entrambi apprendiamo le abilità motorie e lavoriamo attraverso complessi compiti cognitivi, afferma Earl K. Miller del MIT, professore di neuroscienze e autore senior dell'articolo.

I risultati completi dello studio si trovano nella rivista Neurone.

Quando i neuroni si attivano, producono segnali elettrici che si combinano per formare onde cerebrali che oscillano a frequenze diverse. "Il nostro obiettivo finale è aiutare le persone con deficit di apprendimento e memoria", osserva Miller.

"Potremmo trovare un modo per stimolare il cervello umano o ottimizzare le tecniche di formazione per mitigare questi deficit".

Le firme neurali potrebbero aiutare a identificare i cambiamenti nelle strategie di apprendimento che si verificano in malattie come l'Alzheimer, con un occhio alla diagnosi precoce di queste malattie o al miglioramento di alcuni tipi di apprendimento per aiutare i pazienti ad affrontare il disturbo, afferma Roman F.Loonis, uno studente laureato e primo autore dell'articolo.

Storicamente, gli scienziati erano soliti pensare che tutto l'apprendimento fosse lo stesso. Poi, come spiega Miller, hanno appreso di pazienti come il famoso Henry Molaison o "H.M.", che ha sviluppato una grave amnesia nel 1953 dopo che una parte del suo cervello era stata rimossa in un'operazione per controllare le sue crisi epilettiche.

Molaison non ricordava di aver fatto colazione pochi minuti dopo il pasto, ma era in grado di apprendere e conservare le capacità motorie che aveva appreso, come tracciare oggetti come una stella a cinque punte in uno specchio.

"H.M. e altri amnesici sono migliorati in queste capacità nel tempo, anche se non avevano memoria di aver fatto queste cose prima ", dice Miller.

Il divario ha rivelato che il cervello si impegna in due tipi di apprendimento e memoria: esplicito e implicito.

L'apprendimento esplicito "è l'apprendimento di cui hai consapevolezza cosciente, quando pensi a ciò che stai imparando e puoi articolare ciò che hai imparato, come memorizzare un lungo passaggio in un libro o imparare i passaggi di un gioco complesso come gli scacchi, ”Spiega Miller.

“L'apprendimento implicito è l'opposto. Potresti chiamarlo apprendimento delle abilità motorie o memoria muscolare, il tipo di apprendimento a cui non hai accesso cosciente, come imparare ad andare in bicicletta o a destreggiarsi ", aggiunge.

"Facendolo diventi sempre più bravo, ma non puoi davvero articolare ciò che stai imparando."

Molti compiti, tuttavia, come imparare a suonare un nuovo brano musicale, richiedono entrambi i tipi di apprendimento, osserva.

Quando i ricercatori del MIT hanno studiato il comportamento degli animali che apprendono compiti diversi, hanno trovato segni che compiti diversi potrebbero richiedere un apprendimento esplicito o implicito.

In compiti che richiedevano il confronto e l'abbinamento di due cose, ad esempio, gli animali sembravano utilizzare risposte corrette e non corrette per migliorare le loro successive corrispondenze, indicando una forma esplicita di apprendimento.

Ma in un'attività in cui gli animali hanno imparato a spostare lo sguardo in una direzione o nell'altra in risposta a diversi modelli visivi, hanno migliorato le loro prestazioni solo in risposta alle risposte corrette, suggerendo un apprendimento implicito.

Inoltre, hanno scoperto i ricercatori, questi diversi tipi di comportamento sono accompagnati da diversi modelli di onde cerebrali.

Durante le attività di apprendimento esplicito, c'è stato un aumento delle onde cerebrali alfa2-beta a seguito di una scelta corretta e un aumento delle onde delta-teta dopo una scelta errata. Le onde alfa2-beta aumentavano con l'apprendimento durante compiti espliciti, quindi diminuivano con il progredire dell'apprendimento.

I ricercatori hanno anche visto segni di un picco neurale nell'attività che si verifica in risposta a errori comportamentali, chiamati negatività correlata agli eventi, solo nelle attività che si pensava richiedessero un apprendimento esplicito.

L'aumento delle onde cerebrali alfa-2-beta durante l'apprendimento esplicito "potrebbe riflettere la costruzione di un modello dell'attività", spiega Miller.

"E poi, dopo che l'animale ha imparato il compito, i ritmi alfa-beta poi si interrompono, perché il modello è già costruito."

Al contrario, i ritmi delta-teta aumentavano solo con le risposte corrette durante un compito di apprendimento implicito e diminuivano durante l'apprendimento. Miller afferma che questo modello potrebbe riflettere il "ricablaggio" neurale che codifica l'abilità motoria durante l'apprendimento.

"Questo ci ha mostrato che ci sono diversi meccanismi in gioco durante l'apprendimento esplicito rispetto a quello implicito", osserva.

Loonis afferma che le firme delle onde cerebrali potrebbero essere particolarmente utili per plasmare il modo in cui insegniamo o formiamo una persona mentre apprende un compito specifico.

"Se siamo in grado di rilevare il tipo di apprendimento in corso, potremmo essere in grado di migliorare o fornire un feedback migliore per quell'individuo", afferma.

"Ad esempio, se utilizzano di più l'apprendimento implicito, significa che è più probabile che si affidino a feedback positivi e noi potremmo modificare il loro apprendimento per trarne vantaggio".

Le firme neurali potrebbero anche aiutare a rilevare disturbi come il morbo di Alzheimer in una fase precoce, dice Loonis.

"Nell'Alzheimer, una sorta di apprendimento esplicito dei fatti scompare con la demenza e può esserci un ritorno a un diverso tipo di apprendimento implicito", spiega. "Poiché l'unico sistema di apprendimento non funziona, devi fare affidamento su un altro."

Studi precedenti hanno dimostrato che alcune parti del cervello come l'ippocampo sono più strettamente correlate all'apprendimento esplicito, mentre aree come i gangli della base sono più coinvolte nell'apprendimento implicito.

Ma Miller afferma che lo studio delle onde cerebrali indica “molte sovrapposizioni in questi due sistemi. Condividono molte delle stesse reti neurali ".

Fonte: MIT