科學(xué)家們首次表明，在一個人執(zhí)行學(xué)習(xí)任務(wù)之前，短暫地調(diào)整一個人的個人腦電波周期可以顯著提高認(rèn)知技能提高的速度。

根據(jù)研究背后的團(tuán)隊(duì)的說法，校準(zhǔn)信息傳遞速率以匹配我們大腦的自然節(jié)奏可以提高我們吸收和適應(yīng)新信息的能力。

劍橋大學(xué)的研究人員表示，這些技術(shù)可以幫助我們在以后的生活中保持“神經(jīng)可塑性”，并促進(jìn)終身學(xué)習(xí)。

“每個大腦都有自己的自然節(jié)奏，由神經(jīng)元一起工作的振蕩產(chǎn)生，”劍橋心理學(xué)系該研究的資深作者Zoe Kourtzi教授說。“我們模擬了這些波動，因此大腦與自身保持一致 - 并且處于蓬勃發(fā)展的最佳狀態(tài)。

“我們大腦的可塑性是重組和學(xué)習(xí)新事物的能力，不斷建立以前的神經(jīng)元相互作用模式。通過利用腦電波節(jié)律，有可能在整個生命周期中增強(qiáng)靈活的學(xué)習(xí)，從嬰兒期到成年期，“Kourtzi說。

研究結(jié)果發(fā)表在《大腦皮層》(Cerebral Cortex)雜志上，將作為終身學(xué)習(xí)和個性化認(rèn)知中心(Center for Lifelong Learning and Personalized Cognition)的一部分進(jìn)行探索：該中心是劍橋大學(xué)和新加坡南洋理工大學(xué)(NTU)之間的研究合作。

神經(jīng)科學(xué)家使用連接到頭部的腦電圖(EEG)傳感器來測量80名研究參與者大腦中的電活動，并對腦電波節(jié)律進(jìn)行采樣。

該團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了阿爾法波讀數(shù)。腦波頻譜的中檔，當(dāng)我們清醒和放松時，這種波頻率往往會占主導(dǎo)地位。

阿爾法波在八到十二赫茲之間振蕩：每85-125毫秒一個完整的周期。然而，每個人在這個范圍內(nèi)都有自己的峰值α頻率。

科學(xué)家利用這些讀數(shù)創(chuàng)造了一個光學(xué)“脈沖”：一個白色方塊在黑暗的背景上閃爍，與每個人的阿爾法波速度相同。

參與者接受了1.5秒的個性化脈沖，讓他們的大腦按照自然節(jié)奏工作 - 一種稱為“夾帶”的技術(shù) - 然后被呈現(xiàn)一個棘手的快速認(rèn)知任務(wù)：試圖在一連串的視覺混亂中識別特定的形狀。

腦電波周期由波峰和波谷組成。一些參與者收到的脈沖與他們的波峰相匹配，一些與低谷相匹配，而一些參與者的節(jié)奏要么是隨機(jī)的，要么是錯誤的(快一點(diǎn)或慢一點(diǎn))。每個參與者重復(fù)了800多種認(rèn)知任務(wù)的變化，神經(jīng)科學(xué)家測量了人們改善的速度。

那些被鎖定在正確節(jié)奏中的人的學(xué)習(xí)速度至少是所有其他組的三倍。當(dāng)參與者第二天返回完成另一輪任務(wù)時，那些在夾帶下學(xué)得更快的人保持了更高的表現(xiàn)水平。

“發(fā)現(xiàn)獲得這種令人印象深刻的學(xué)習(xí)提升所需的特定條件是令人興奮的，”第一作者伊麗莎白邁克爾博士說，她現(xiàn)在在劍橋認(rèn)知和腦科學(xué)部門。

“干預(yù)本身非常簡單，只是在屏幕上短暫閃爍，但是當(dāng)我們達(dá)到正確的頻率加上正確的相位對齊時，它似乎會產(chǎn)生強(qiáng)烈而持久的效果。

重要的是，夾帶脈沖需要與腦電波的低谷相吻合?？茖W(xué)家認(rèn)為，這是神經(jīng)元處于“高接受性”狀態(tài)的循環(huán)中的一點(diǎn)。

“我們覺得好像我們一直在關(guān)注世界，但實(shí)際上我們的大腦會快速拍攝快照，然后我們的神經(jīng)元相互交流以將信息串在一起，”來自NTU和劍橋兒科系的共同作者Victoria Leong教授說。

“我們的假設(shè)是，通過將信息傳遞與腦電波的最佳階段相匹配，我們可以最大化信息捕獲，因?yàn)檫@是我們的神經(jīng)元處于興奮性的高度。

Leong的Baby-LINC實(shí)驗(yàn)室先前的研究表明，母親和嬰兒的腦電波在交流時會同步。Leong認(rèn)為，這項(xiàng)最新研究中的機(jī)制非常有效，因?yàn)樗从沉宋覀冏鳛閶雰旱膶W(xué)習(xí)方式。

“我們正在利用一種機(jī)制，使我們的大腦能夠與環(huán)境中的時間刺激保持一致，特別是在父母和嬰兒之間的互動中自然交換的交際線索，如言語，凝視和手勢，”Leong說。

“當(dāng)成年人與幼兒交談時，他們采用兒童導(dǎo)向的講話 - 一種緩慢而夸張的說話形式。這項(xiàng)研究表明，以兒童為導(dǎo)向的語音可能是一種自發(fā)的方式，可以匹配和訓(xùn)練兒童較慢的腦電波來支持學(xué)習(xí)。

研究人員說，雖然這項(xiàng)新研究測試了視覺感知，但這些機(jī)制可能是“領(lǐng)域通用的”：適用于廣泛的任務(wù)和情況，包括聽覺學(xué)習(xí)。

他們認(rèn)為，腦電波夾帶的潛在應(yīng)用可能聽起來像科幻小說中的東西，但越來越容易實(shí)現(xiàn)。“雖然我們的研究使用了復(fù)雜的腦電圖機(jī)器，但現(xiàn)在有簡單的頭帶系統(tǒng)，可以讓你很容易地測量大腦頻率，”Kourtzi說。

“孩子們現(xiàn)在在屏幕前學(xué)習(xí)了很多東西。人們可以想象使用腦電波節(jié)律來增強(qiáng)那些在普通教室里掙扎的孩子的學(xué)習(xí)方面，這可能是由于注意力缺陷。

腦電波夾帶促進(jìn)學(xué)習(xí)的其他早期應(yīng)用可能涉及快速學(xué)習(xí)和快速決策至關(guān)重要的職業(yè)培訓(xùn)，例如飛行員或外科醫(yī)生。“虛擬現(xiàn)實(shí)模擬現(xiàn)在是許多職業(yè)培訓(xùn)的有效組成部分，”Kourtzi說。

“在這些虛擬環(huán)境中實(shí)施與腦電波同步的脈沖可以為新學(xué)習(xí)者帶來優(yōu)勢，或者幫助那些在以后的生活中重新訓(xùn)練的人。

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