W eksperymencie, który może się okazać przełomowym w leczeniu trudności w nauce, udarów, dzwonienia w uszach i chronicznego bólu, naukowcy z uniwersytetu w Dallas dowiedli, że stymulacja nerwów w mózgu przyspiesza proces uczenia się w warunkach laboratoryjnych.
Kolejnym ważnym odkryciem będącym rezultatem tego eksperymentu jest stwierdzenie pozytywnych zmian w mózgu po zakończeniu stymulacji i procesu nauczania. Naukowcy monitorujący aktywność mózgu u szczurów stwierdzili, że jego reakcje wróciły do poziomu sprzed stymulacji, ale zwierzęta ciągle mogły wykonać zadanie, którego zostały nauczone. Dzięki temu naukowcy mogą lepiej zrozumieć, w jaki sposób mózg się uczy i utrwala nowe umiejętności.
Wcześniejsze badania dowiodły, że osoby i zwierzęta, które ćwiczą wykonanie pewnego zadania, doświadczają poważnych zmian w swoich mózgach. Nauka czytania alfabetu Braille’a za pomocą jednego palca powoduje zwiększoną reakcję mózgu na bodźce pochodzące z tej kończyny. Nauka rozróżniania dźwięków prowadzi do zwiększonej reakcji mózgu na określone sygnały tego typu.
Nie było jednak jasne, czy te zmiany są jedynie wynikiem zbiegu okoliczności, czy rzeczywiście pomagają w nauce. Eksperyment amerykańskich naukowców udowadnia, że zmiany w mózgu są znaczące i nie są przypadkowe.
Zespół badawczy dr Reed udowodnił, że stymulacja mózgu powoduje wydzielanie neuroprzekaźników, które sprawiają, że mózg zwiększa reakcję na niewielką grupę bodźców. Naukowcy zauważyli, że zwiększenie reakcji pozwoliło szczurom nauczyć się wykonywania zadania związanego z tymi bodźcami szybciej niż zwierzętom, które nie były stymulowane. To pierwszy dowód na to, że zwiększona reakcja mózgu pomaga w nauce.
W przyszłości metody terapeutyczne, które powodują spore zmiany w mózgu, mogą również być pomocne podczas leczenia skutków udaru czy trudności z nauczaniem, a także takich schorzeń, jak szumy w uszach czy chroniczny ból, które się pojawiają, gdy zachodzą duże zmiany w mózgu, których nie da się odwrócić. Głębsze zrozumienie procesu uczenia się mózgu może prowadzić do rozwoju terapii tych zaburzeń.
Naukowcy ponownie przebadali mózgi zwierząt po kilku tygodniach, w ciągu których wyszkolone szczury wykonywały wyuczone zadania. Aktywność mózgowa wróciła do poziomu sprzed stymulacji, chociaż zwierzęta nie zapomniały, jak wykonywać zadanie, którego się nauczyły. To oznacza, że chociaż zmiany w mózgu pozytywnie wpłynęły na jego zdolności uczenia się, to nie muszą być one stałe.
„Uważamy, że proces zwiększenia reakcji mózgu podczas nauki i zakończenie stymulacji po jej zakończeniu może pomóc ludziom i zwierzętom w wykonywaniu różnych zadań wymagających wysokiego poziomu umiejętności – mówi dr Reed. – Na przykład możemy w ten sposób wytłumaczyć, dlaczego ludzie mogą nauczyć się grać na fortepianie czy malować, zachowując umiejętność wiązania butów czy pisania na klawiaturze komputera”.
Badania przeprowadzone przez zespół dr Reed potwierdzają teorię, że duże zmiany w mózgu nie są bezpośrednio odpowiedzialne za proces uczenia się, lecz przyspieszają naukę poprzez tworzenie zwiększonej puli neuronów, z których mózg może wybrać elementy najbardziej skutecznej i niedużej „sieci”. Dzięki niej może opanować nową umiejętność.
Tym samym mózg może być porównywany raczej do ekonomii lub ekosystemu niż do komputera. Sieci komputerowe są tworzone przez inżynierów i w swoim działaniu korzystają ze skończonego zestawu zasad i rozwiązań, dzięki którym pokonują problemy. Mózg, tak jak inne naturalne układy, działa metodą prób i błędów.
Pierwszym krokiem w procesie uczenia się jest stworzenie sieci neuronów o różnym przeznaczeniu, które są aktywowane podczas wykonywania nowej umiejętności. Drugi krok polega na zidentyfikowaniu niewielkiego podzbioru neuronów, które mogą wykonać odpowiednie operacje i przywrócić pozostałe neurony do ich poprzedniego stanu, dzięki czemu będzie można wykorzystać je podczas nauki nowej sprawności.
Po zakończeniu długotrwałego treningu, nauczona sprawność jest realizowana przez niewielką ilość wyspecjalizowanych neuronów, a nie przez wielkoskalową reorganizację mózgu. Eksperyment amerykańskich naukowców pomaga wyjaśnić, w jaki sposób mózg może się nauczyć nowych umiejętności, nie zapominając wcześniej nabytych sprawności.
Źródło: www.physorg.com