Nhịp điệu thần kinh Tác động Bộ nhớ
Bộ não học hỏi thông qua những thay đổi về sức mạnh của các khớp thần kinh của nó - các kết nối giữa các tế bào thần kinh - để phản ứng với các kích thích. Giờ đây, trong một khám phá thách thức trí tuệ thông thường về cơ chế học tập của não, các nhà khoa học thần kinh của UCLA đã phát hiện ra có một “nhịp điệu” hay tần số của não tối ưu để thay đổi sức mạnh của khớp thần kinh.
Và, giống như các đài trên mặt số vô tuyến, mỗi khớp thần kinh được điều chỉnh đến một tần số tối ưu khác nhau cho việc học.
Các nhà nghiên cứu tin rằng những phát hiện này có thể dẫn đến một lý thuyết thống nhất về các cơ chế làm nền tảng cho việc học trong não - một khám phá có thể dẫn đến các liệu pháp mới để điều trị chứng khuyết tật học tập.
Nghiên cứu xuất hiện trong số hiện tại của tạp chí Biên giới trong khoa học thần kinh tính toán.
“Nhiều người bị rối loạn trí nhớ và học tập, và ngoài nhóm đó, hầu hết chúng ta không phải là Einstein hay Mozart,” Mayank R. Mehta, Tiến sĩ, tác giả chính của bài báo cho biết. “Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy một số vấn đề về học tập và trí nhớ là do các khớp thần kinh không được điều chỉnh theo đúng tần số”.
Sự thay đổi cường độ của khớp thần kinh để đáp ứng với các kích thích - được gọi là tính dẻo của khớp thần kinh - được tạo ra thông qua cái gọi là "các chuyến tàu tăng đột biến", một loạt các tín hiệu thần kinh xảy ra với tần số và thời gian khác nhau.
Các thí nghiệm trước đây đã sử dụng hàng trăm gai liên tiếp trong dải tần số rất cao để tạo ra độ dẻo. Tuy nhiên, đây không phải là trường hợp não được kích hoạt trong các nhiệm vụ hành vi ngoài đời thực, vì các tế bào thần kinh chỉ bắn ra khoảng 10 lần liên tiếp chứ không phải vài trăm. Và họ làm như vậy với tần suất thấp hơn nhiều - thường là trong phạm vi 50 đột biến / giây.
Cho đến nay, các nhà nghiên cứu đã không thể tiến hành các thí nghiệm mô phỏng các mức độ xuất hiện tự nhiên hơn.
Trong nghiên cứu mới, Mehta và đồng tác giả Arvind Kumar, Tiến sĩ, lần đầu tiên có thể thu được các phép đo này bằng cách sử dụng một mô hình toán học phức tạp mà họ đã phát triển và xác thực bằng dữ liệu thực nghiệm.
Trái ngược với những gì đã được giả định trước đây, Mehta và Kumar phát hiện ra rằng khi nói đến việc kích thích các khớp thần kinh với các kiểu tăng đột biến tự nhiên, thì việc kích thích các tế bào thần kinh ở tần số cao nhất không phải là cách tốt nhất để tăng sức mạnh của khớp thần kinh.
“Trước sự ngạc nhiên của chúng tôi, chúng tôi nhận thấy rằng ngoài tần số tối ưu, cường độ khớp thần kinh thực sự giảm khi tần số ngày càng cao.”
Biết rằng khớp thần kinh có tần số ưu tiên cho việc học tối đa đã khiến các nhà nghiên cứu so sánh các tần số tối ưu dựa trên vị trí của khớp thần kinh trên tế bào thần kinh.
Tế bào thần kinh có hình dạng giống như cái cây, với nhân là phần gốc của cây, các đuôi gai giống như những cành mở rộng và các khớp thần kinh giống như những chiếc lá trên những cành đó.
Khi Mehta và Kumar so sánh quá trình học qua synap dựa trên vị trí của các khớp thần kinh trên các nhánh đuôi gai, những gì họ nhận thấy là rất quan trọng: Tần suất tối ưu để tạo ra quá trình học tiếp hợp thay đổi tùy thuộc vào vị trí của khớp thần kinh. Synapse càng xa cơ thể tế bào thần kinh thì tần số tối ưu của nó càng cao.
Mehta nói: “Thật đáng kinh ngạc, khi nói đến việc học, tế bào thần kinh hoạt động giống như một chiếc ăng-ten khổng lồ, với các nhánh đuôi gai khác nhau được điều chỉnh theo các tần số khác nhau để học tập tối đa.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng không chỉ mỗi khớp thần kinh có tần số ưu tiên để đạt được hiệu quả học tập tối ưu, mà để có hiệu quả tốt nhất, tần số đó cần phải hoàn toàn nhịp nhàng - được tính thời gian chính xác. Ngay cả ở tần số tối ưu, nếu nhịp điệu bị lệch, khả năng học qua khớp thần kinh đã giảm đi đáng kể.
Nghiên cứu của họ cũng chỉ ra rằng một khi khớp thần kinh học, tần số tối ưu của nó sẽ thay đổi. Nói cách khác, nếu tần số tối ưu cho một khớp thần kinh ngây thơ - một khớp thần kinh chưa học được gì - giả sử là 30 nhịp mỗi giây, sau khi học, thì khớp thần kinh tương tự đó sẽ học tối ưu ở tần số thấp hơn, giả sử là 24 nhịp mỗi giây. . Do đó, bản thân việc học sẽ thay đổi tần số tối ưu cho một khớp thần kinh.
Các nhà nghiên cứu cho biết, quá trình “giảm cân” do học tập gây ra này có ý nghĩa quan trọng trong việc điều trị các rối loạn liên quan đến sự lãng quên, chẳng hạn như rối loạn căng thẳng sau chấn thương, các nhà nghiên cứu cho biết.
Mặc dù cần nhiều nghiên cứu hơn nữa, nhưng những phát hiện này làm dấy lên khả năng các loại thuốc có thể được phát triển để "điều chỉnh lại" nhịp điệu não của những người mắc chứng rối loạn học tập hoặc trí nhớ, hoặc nhiều người trong chúng ta có thể trở thành Einstein hoặc Mozart nếu nhịp não tối ưu được cung cấp. đến từng khớp thần kinh.
Mehta nói: “Chúng ta đã biết có những loại thuốc và kích thích điện có thể làm thay đổi nhịp điệu của não. “Những phát hiện của chúng tôi cho thấy rằng chúng tôi có thể sử dụng những công cụ này để cung cấp nhịp điệu não tối ưu cho các kết nối mục tiêu nhằm nâng cao khả năng học tập.”
Nguồn: UCLA
