研究发现调整脑电波节律可以加快成年人的学习速度

科学家们首次表明，在一个人执行学习任务之前，短暂地调整一个人的个人脑电波周期可以显着提高认知技能提高的速度。

根据研究背后的团队的说法，校准信息传递速率以匹配我们大脑的自然节奏可以提高我们吸收和适应新信息的能力。

剑桥大学的研究人员表示，这些技术可以帮助我们在以后的生活中保持“神经可塑性”，并促进终身学习。

“每个大脑都有自己的自然节奏，由神经元一起工作的振荡产生，”剑桥心理学系该研究的资深作者Zoe Kourtzi教授说。“我们模拟了这些波动，因此大脑与自身保持一致 - 并且处于蓬勃发展的最佳状态。

“我们大脑的可塑性是重组和学习新事物的能力，不断建立以前的神经元相互作用模式。通过利用脑电波节律，有可能在整个生命周期中增强灵活的学习，从婴儿期到成年期，“Kourtzi说。

研究结果发表在《大脑皮层》(Cerebral Cortex)杂志上，将作为终身学习和个性化认知中心(Center for Lifelong Learning and Personalized Cognition)的一部分进行探索：该中心是剑桥大学和新加坡南洋理工大学(NTU)之间的研究合作。

神经科学家使用连接到头部的脑电图(EEG)传感器来测量80名研究参与者大脑中的电活动，并对脑电波节律进行采样。

该团队进行了阿尔法波读数。脑波频谱的中档，当我们清醒和放松时，这种波频率往往会占主导地位。

阿尔法波在八到十二赫兹之间振荡：每85-125毫秒一个完整的周期。然而，每个人在这个范围内都有自己的峰值α频率。

科学家利用这些读数创造了一个光学“脉冲”：一个白色方块在黑暗的背景上闪烁，与每个人的阿尔法波速度相同。

参与者接受了1.5秒的个性化脉冲，让他们的大脑按照自然节奏工作 - 一种称为“夹带”的技术 - 然后被呈现一个棘手的快速认知任务：试图在一连串的视觉混乱中识别特定的形状。

脑电波周期由波峰和波谷组成。一些参与者收到的脉冲与他们的波峰相匹配，一些与低谷相匹配，而一些参与者的节奏要么是随机的，要么是错误的(快一点或慢一点)。每个参与者重复了800多种认知任务的变化，神经科学家测量了人们改善的速度。

那些被锁定在正确节奏中的人的学习速度至少是所有其他组的三倍。当参与者第二天返回完成另一轮任务时，那些在夹带下学得更快的人保持了更高的表现水平。

“发现获得这种令人印象深刻的学习提升所需的特定条件是令人兴奋的，”第一作者伊丽莎白迈克尔博士说，她现在在剑桥认知和脑科学部门。

“干预本身非常简单，只是在屏幕上短暂闪烁，但是当我们达到正确的频率加上正确的相位对齐时，它似乎会产生强烈而持久的效果。

重要的是，夹带脉冲需要与脑电波的低谷相吻合。科学家认为，这是神经元处于“高接受性”状态的循环中的一点。

“我们觉得好像我们一直在关注世界，但实际上我们的大脑会快速拍摄快照，然后我们的神经元相互交流以将信息串在一起，”来自NTU和剑桥儿科系的共同作者Victoria Leong教授说。

“我们的假设是，通过将信息传递与脑电波的最佳阶段相匹配，我们可以最大化信息捕获，因为这是我们的神经元处于兴奋性的高度。

Leong的Baby-LINC实验室先前的研究表明，母亲和婴儿的脑电波在交流时会同步。Leong认为，这项最新研究中的机制非常有效，因为它反映了我们作为婴儿的学习方式。

“我们正在利用一种机制，使我们的大脑能够与环境中的时间刺激保持一致，特别是在父母和婴儿之间的互动中自然交换的交际线索，如言语，凝视和手势，”Leong说。

“当成年人与幼儿交谈时，他们采用儿童导向的讲话 - 一种缓慢而夸张的说话形式。这项研究表明，以儿童为导向的语音可能是一种自发的方式，可以匹配和训练儿童较慢的脑电波来支持学习。

研究人员说，虽然这项新研究测试了视觉感知，但这些机制可能是“领域通用的”：适用于广泛的任务和情况，包括听觉学习。

他们认为，脑电波夹带的潜在应用可能听起来像科幻小说中的东西，但越来越容易实现。“虽然我们的研究使用了复杂的脑电图机器，但现在有简单的头带系统，可以让你很容易地测量大脑频率，”Kourtzi说。

“孩子们现在在屏幕前学习了很多东西。人们可以想象使用脑电波节律来增强那些在普通教室里挣扎的孩子的学习方面，这可能是由于注意力缺陷。

脑电波夹带促进学习的其他早期应用可能涉及快速学习和快速决策至关重要的职业培训，例如飞行员或外科医生。“虚拟现实模拟现在是许多职业培训的有效组成部分，”Kourtzi说。

“在这些虚拟环境中实施与脑电波同步的脉冲可以为新学习者带来优势，或者帮助那些在以后的生活中重新训练的人。