即即使是适度的运动也会增加成年人视觉皮层的可塑性,军队服役人员会遭受脑损伤和记忆丧失

练习可以更好地学习。考虑学习一种乐器,例如:练习越多,学习的人就越好。对于认知和视觉感知也是如此:通过实践,一个人可以学会更好地看到

对于健康的成年人和因创伤性脑损伤或中风而经历视力丧失的患者而言也是如此。

然而,学习的问题在于它经常需要大量的培训。例如,脑损伤患者可能需要重新训练他们的大脑以学习处理视觉线索,因此找时间尤其困难。

但是,如果这个学习过程可以加速呢?

这就是研究人员的国际合作所要确定的。团队成员包括罗切斯特大学的研究人员Duje
Tadin,大脑和认知科学教授,Krystel Huxlin,James V.
Aquavella,MD大学弗拉姆眼科研究所眼科学教授,以及意大利研究所组织负责人Lorella
Battelli。哈佛医学院技术与助理教授。由于脑刺激可能有助于学习的新证据,Tadin和Huxlin与意大利理工学院的研究人员合作,研究不同类型的非侵入性脑刺激如何影响健康个体和脑损伤患者的视觉感知学习和保留。他们的结果,,可以提高两个人群的学习效率,改善皮质盲患者的视力恢复。

通过大脑刺激加强学习

Tadin说,学习很困难,而且往往需要很长时间,因为在童年早期,我们的大脑变得不那么可塑了。随着年龄的增长,大脑改变和重组自身的能力会下降,因此在经历脑损伤后学习新任务或重新学习任务变得更具挑战性。

为了测试是否以及如何加速视觉感知学习,研究人员向研究参与者提出了基于计算机的任务。参与者被显示出点云,并被要求确定点在计算机屏幕上移动的方式。该任务测量了参与者的运动整合阈值;运动感知对于使人们看到运动并避免或与移动物体相互作用非常重要。然后要求参与者执行任务,同时给予亚组不同类型的脑刺激,每个脑刺激涉及在视觉皮层上施加的非侵入性电流。研究人员发现,一种特殊类型的刺激,称为经颅随机噪声刺激(tRNS),对改善参与者有显着影响。

Tadin说:所有参与者群体都通过练习在点动作任务方面做得更好,但同样接受过tRNS训练的小组改善了两倍,并且能够比其他小组更好地学习动作任务。

令人惊讶的是,研究人员还发现,当他们在六个月后对参与者进行重新测试时,性能的提升仍然存在:tRNS小组的参与者保留了他们所学到的知识并且仍然能够在动作任务上做得更好给予其他刺激技术或单独训练的人群。

我们从来没有在这个患者群体中看到过的东西

然后,Tadin,Huxlin和Battelli将他们的研究结果扩展到患有中风或其他创伤性脑损伤的患者,这些患者的视觉皮层受到影响,使他们部分失明。

188金宝手机版网页,Huxlin此前开发了一种眼科训练系统,以帮助中风患者恢复视力。该系统包括基于计算机的设备,其提供一组练习以刺激视觉皮层系统的未损坏部分。通过这种视觉训练,未损坏的区域学会处理通常由损坏部分处理的视觉信息。

研究人员与经历过创伤性脑损伤的参与者合作,将Huxlin的视觉训练疗法和tRNS应用于患者大脑的受损和未受损部位。这些参与者在10天之后也经历了视觉处理和功能的改进。

这种快速改善是我们在这个患者群体中从未见过的,Huxlin说。

该研究为克服中风或创伤性脑损伤患者视力治疗的关键障碍提供了希望。由于神经损伤而重新学习视觉感知通常需要数月的训练。此外,目前尚不清楚治疗结束后恢复能力的保留时间。

这种联合治疗的美妙之处在于非常短暂的训练,巴特利说。当你与中风患者一起工作时,你很快意识到他们的任务能力会有很大的波动。因此,短期和有效的训练是一个很大的优势。

但是,虽然双管齐下的方法可以带来更有效的治疗方法,但不清楚为什么这种方法有效。塔丁说,这将是未来研究的重点。看起来tRNS有助于使大脑处于更加可塑的状态,这使得它更容易被训练引起的变化或学习。我们希望在未来的工作中学到的是为什么会发生这种情况。

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McHugh认为,尽管从基础科学的角度来说发现为何此类刺激的表现如此好会有用处,但即使它不能被完全理解,或许也值得开发基于此的治疗方法,只要它被证实是安全有效的。

这种性能与噪声水平之间的倒u关系是随机共振的一个特征。这种现象在现实生活中也有应用。例如,增加噪音让鞋垫振动可以改善老年人的平衡能力。它也适用于糖尿病患者以及那些从中风中恢复的人,它可能被用来增强肌肉功能。

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一段时间以来,人们都知道运动是健康的,可以促进心理健康。现在,一项实验证明,即使短时间的身体活动也足以增加大脑的可塑性

我们的思维能够灵活地适应不断变化的条件和新的刺激。在经过两个小时的适度骑行后,视觉中心更善于注视一只眼睛。研究人员希望,这一发现可以改善眼部弱点和中风后果的治疗效果。

学习,记忆和维持我们的心理健康取决于我们的大脑将其功能适应新环境的能力。在儿童时期,这种可塑性仍然很强,这就是为什么儿童能够很快地学习新事物,但也可以比成人更好地补偿某些肢体或大脑部分的失败。然而,近年来,研究还揭示了成年人视觉皮层中这种适应能力的显着残余潜力,比萨大学的Claudia
Lunghi和Alessandro
Sale解释说。他们已经在动物实验中发现,身体活动似乎更能增加这种可塑性。但这种效应是否也发生在人类身上,以前是未知的。

电影放映与眼罩

Penn心理学家Michael
Kahana介绍说,该团队记录了总共约80人的大脑活动,并且正在寻求使用更加精确的电极阵列的监管审批。

Onno Van Der Groen与昆士兰脑研究所的Jason Mattingley和Matthew
Tang进行的另外两个实验中,他们使用tRNS来进一步了解噪音是如何影响大脑的。在一项研究中,他们发现决策实际上是可以改进的。也就是说,当大脑细胞的噪音水平被调高时,决策就会更准确、更快。决策的改进只发生在困难的决策中,比如信息不明确的时候。

现在关键的问题是这两组受试者的这种影响是否相同,或者这一运动是否提供了差异。事实上:在运动组中,去除眼贴后的效果强于没有运动的对照组,研究人员报告说。骑自行车的受试者看到之前被遮住的眼睛的图像比留下的眼睛长得多

并且在移除眼罩后仍然是两个小时。这提供了第一个证据,即即使是适度的运动也会增加成年人视觉皮层的可塑性,Lunghi说。运动究竟是如何引起这种情况仍不清楚。然而,研究人员怀疑神经递质GABA在此发挥作用。动物实验表明体育锻炼减少了大脑中这种抑制信使的数量。这增加了大脑的敏感性以及适应性。

据科学家们说,这些结果对于脑卒中或所谓的弱视等脑损伤患者来说是个有希望的消息。这是一只眼睛的弱视,通常是在童年期间强烈眯眼造成的。如果它在儿童早期没有被抵消,到目前为止弱视是无法治愈的。我们的研究结果为开发利用成人大脑天然可塑性的非侵入性疗法铺平了道路,Lunghi说。她和她的同事接下来想调查运动辅助眼科训练是否能够改善成年弱视患者。

在此次芝加哥会议上展示的一项研究中,研究人员让12名癫痫患者观看图片,然后在90秒后回忆他们曾见过哪些。当参与者做此事时,研究人员记录下CA3和CA1的放电模式。随后,他们开发出一种可利用CA1细胞活动预测CA3放电模式的算法。同实际模型相比较,他们的预测准确率在80%左右。

人类的行为和感知是由脑细胞的激活引起的。有时你的脑细胞会随机放电。越来越多的证据表明,大脑细胞的这种随机活动对你的感知和认知能力有好处。

对于该实验,首先给20名受试者提供眼罩以覆盖其正常优势眼。120分钟,参与者如此独眼。大脑试图通过提高对覆盖眼睛上的光学信号的敏感度来适应这种突然的信息丢失

可以说,捕捉到一丝光线。为了放大这种效果,所有受试者都在这个独眼时期观看了一部故事片。然而,他们中的一半人舒服地坐在沙发上,而其他人则每隔10分钟就需要在修剪自行车上踩10分钟。最后,进行了决定性的测试:研究人员为受试者设置了一个视频眼镜,展示了彼此不同的图片。通常,大脑通过一次只显示一个图像来解决这个冲突,但是经常在两者之间跳跃。但是,如果一只眼睛被遮盖得更长,则补偿效果会很明显:​​被遮住的眼睛的图像看起来略长于打开的眼睛。

Berger介绍说,通过该算法,研究人员应当能模拟CA3正确信号的模式来刺激CA1细胞,即便一个人的CA3细胞受损。此前在猴子身上开展的研究中,他的团队发现,刺激拥有恰当模式的CA1显著改善了猴子的表现。这些动物被训练执行图片回忆任务,当回忆正确时,便能收到果汁奖励。

研究表明,随着噪音强度的增加,一定的最佳噪音水平可以让人们看、听和感觉的能力更强。但太多的噪音会降低我们的表现。

通过模拟创建和储存记忆的脑电模式,研究人员发现,脑损伤引发的空白能被弥合。这些成果燃起了人们的希望:自动增强逐渐衰退记忆的“神经假体”不仅能帮助脑部受伤的士兵,还能帮助中风病人,甚至是那些通过正常衰老而丧失了一些回忆能力的人。

喜欢在嘈杂的环境中工作,而你的同事喜欢安静?这可能是因为你的大脑没有那么”嘈杂”,所以这种额外的外部噪音会改善你的认知功能。

在波士顿大学神经生物学家Howard
Eichenbaum看来,记忆形成代码能被如此准确地预测出来实在令人惊奇。不过,他提醒说,如果CA1细胞受损非常严重,以至于它们无法对刺激作出正确的回应,这种模拟便会很困难。同时,Eichenbaum认为,由于海马很复杂,并且从大脑中很多连接处接收输入信号,仅靠CA3信号刺激海马可能还不够。

在不同的神经条件下,大脑噪声也可能发挥作用。例如,与他人相比,自闭症、阅读障碍、多动症和精神分裂症患者似乎有过度的大脑变异性。

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