Kan Deze 'Denkcap' U Helpen Te Leren?

{h1}

Vanderbilt university-psycholoog geoffrey woodman legt uit hoe hij een manier ontdekte om leervaardigheden te vergroten door een beetje elektriciteit in de hersenen te pulseren in dit laatste interview en de film van de amerikaanse national science foundation.

Charlie Heck, multimedia-nieuwsredacteur bij de National Science Foundation (NSF), heeft dit artikel bijgedragen aan Expert-voices van WordsSideKick.com: Op-Ed & Insights.

We hebben het meer dan eens gehoord op de basisschool: "Tijd om je denkende pet op te zetten." Op een dag kunnen studenten dat misschien gewoon doen. Volgens de psycholoog Geoffrey Woodman van Vanderbilt University zijn wetenschappers nu uitgerust met steeds meer hulpmiddelen om de hersenen beter te begrijpen, en nu kunnen ze zelfs individuele neuronen afluisteren.

Woodman benaderde NSF en met hun steun testten Woodman en zijn team in het Visual Cognitive Neuroscience Laboratory hun theorie dat elektrische stimulatie van de mediaal-frontale cortex van de hersenen het leren kan stimuleren en de besluitvorming kan verbeteren. [Electric Brain Booster (probeer dit niet thuis) (Galerij)]

Hieronder geeft Woodman een Q + A met context voor het onderzoek.

NSF: Wat is de mediaal-frontale cortex en hoe beïnvloedt deze denkcap zijn functie?

Geoffrey Woodman: De cortex is de buitenste laag van de hersenen. Cortex is eigenlijk een afkorting van neocortex, neo betekent nieuw, omdat dit deel van de hersenen een vrij nieuw product van de evolutie lijkt te zijn. Medial verwijst naar het middelste gedeelte van uw hoofd. Frontale verwijst naar het frontale bot van het hoofd. Als je je tong op het hoogste punt op je gehemelte legt, dan is vanaf dat punt de locatie die we hebben gestimuleerd met elektrische stroom.

De denkhoed is een eenvoudige term voor wat wetenschappers transcraniële gelijkstroomstimulatie noemen. Transcraniaal betekent simpelweg dat de elektrische stroom door de botten van het hoofd (of cranium) gaat. Gelijkstroom is het type onveranderlijke, constante stroom die u krijgt van een batterij (bijv. Een 9-volt). Dit staat in contrast met wisselstroom die uit onze stopcontacten komt. We gebruiken extreem zwakke gelijkstroomstimulatie, geleidende rubberen pads op de hoofden van mensen en het uitvoeren van deze extreem zwakke stroom door het hoofd en de hersenen gedurende 20 minuten. De stroom is zo zwak dat het moeilijk te zeggen is of de stimulator zelfs aan staat. [Tweetalige mensen zijn als hersens 'bodybuilders']

Ons werk laat zien dat we de denkwijze van de hersenen kunnen veranderen van de mediaal-frontale cortex, en wat nog belangrijker is, hoe snel mensen basistaken kunnen leren. Gebaseerd op fundamentele neurowetenschap, de elektrische stroom van de denkhoed zorgt ervoor dat hersencellen op een meer gecoördineerde manier samen vuren en daardoor informatie in de hersenen efficiënter overbrengen.

NSF: Het brein lijkt de laatste grens te zijn in de hele wetenschap. Wat maakt neurowetenschappen zo mysterieus, fascinerend en waarom doe je het?

G.W.: Het is verbazingwekkend dat we aanzienlijk meer weten over hoe het universum werkt dan hoe drie kilo vlees functioneert in onze eigen hoofden. Dit is verrassend, omdat deze kloof niet te wijten is aan een gebrek aan interesse. We denken allemaal na over hoe we denken. Bijvoorbeeld: "Waarom heb ik mijn jubileum niet onthouden?" Een deel van de kloof in onze kennis tussen de fysieke en de mentale wereld was te wijten aan een oud filosofisch geloof dat de geest zichzelf niet kan begrijpen. Maar voor iets meer dan een eeuw hebben wetenschappers slimme experimenten ontworpen om hypothesen te testen over hoe onze geest werkt. Dit werk is dramatisch versneld omdat we opnames en manipulaties van hersenactiviteit hebben gecombineerd met eenvoudige laboratoriumtaken die ons in staat stellen specifieke mentale functies te isoleren. [Wie zal de aarde redden? The Ingenious Human Mind (Op-Ed)]

NSF: Hoe past geheugen op korte en lange termijn in uw onderzoek?

G.W.: Dit is een uitstekende vraag. Zelfs iemand die niets weet van psychologie of neurowetenschappen is zich ervan bewust dat er verschillende soorten geheugenopslag zijn. Ik kan me veel evenementen herinneren van de kleuterschool tot en met de zesde klas, maar als ik de keuken binnenloop, kan ik me niet herinneren wat ik ging krijgen. Mensen vinden het meestal handig om te weten dat dit normaal is. Kortetermijngeheugen - ook bekend als werkgeheugen in moderne theorieën - slaat tijdelijk informatie op die we nodig hebben voor een taak. Hoewel dit soort geheugenopslag de hele dag van levensbelang is als we van taak naar taak overschakelen, is het enigszins fragiel en niet veel waard. De gemiddelde gezonde jonge volwassene kan ongeveer drie eenvoudige voorwerpen opslaan in het kortetermijngeheugen en zelfs deze gezonde jonge volwassenen verliezen een deel van deze informatie als ze worden afgeleid, zoals iets nieuws te zien, zoals wanneer we onze keuken binnenlopen. Daarentegen lijkt langetermijngeheugen in essentie onbeperkt in zijn capaciteit, maar onze fouten komen voort uit het onvermogen om de kritieke informatie uit het langetermijngeheugen te trekken wanneer we het nodig hebben. In veel experimenten proberen psychologen en neurowetenschappers een van deze typen geheugenopslag te isoleren om het te bestuderen.

In ons werk bestuderen we hoe kortetermijngeheugen en langetermijngeheugen samenwerken. We gebruiken laboratoriumtaken die mensen vragen naar een bepaald object te zoeken. Deze taak is als het zoeken naar uw verloren sleutels in uw huis. We hebben mensen op zoek naar een specifiek object in matrix na array van objecten. Zoals je zou verwachten, worden mensen steeds beter als deze taak elke keer dat ze het doen. Wat onze metingen van hersenactiviteit ons toestaan ​​te doen, is zien hoe kortetermijngeheugen en langetermijngeheugen tegelijkertijd bijdragen aan de uitvoering van deze taak.Wat onze onderzoeken hebben aangetoond, is dat beide soorten geheugenopslag bijdragen aan de manier waarop we informatie tegelijkertijd verwerken. Onze recentere experimenten hebben gekeken naar hoe hersenstimulatie de taakprestaties verbetert en het leren versnelt. Wat onze gelijktijdige metingen van hersenactiviteit aantonen, is dat het langetermijngeheugen de bron lijkt te zijn van dit versnelde leren, hoewel het zich slechts een kwestie van seconden tot minuten ontvouwt.

NSF: Kun je ons iets vertellen over de experimenten die de proefpersonen hebben gedaan? Leren ze sneller, maken ze minder fouten, enz.?

G.W.: We hebben een heel eenvoudige taak ontworpen waarbij mensen een object moesten zien dat een van de twee kleuren kon zijn. Zodra ze konden zien welke kleur het was, moesten ze op een van de twee knoppen op een gamepad drukken (het is net als een Sony Playstation-controller). De truc was dat we niet aan de mensen hadden verteld op welke knop ze moesten drukken toen ze elke kleur zagen. Ze moesten dat met vallen en opstaan ​​uitzoeken. Dit werd nog moeilijker omdat we ze slechts ongeveer een halve seconde gaven om op de rechterknop te drukken. Hierdoor konden we het leren meten tijdens een eenvoudige, maar veeleisende taak.

We ontdekten dat de hersenstimulatie mensen in het algemeen accurater maakte. Dit kwam niet omdat mensen trager reageerden na hersenstimulatie. In plaats daarvan waren ze net zo snel in het drukken op de knoppen, maar deden dit nauwkeuriger. Dit algemene effect was gedeeltelijk te wijten aan mensen die de taak sneller leerden na hersenstimulatie. Het gedrag van mensen en hersenactiviteit gaven beide aan dat ze sneller te weten kwamen welke knop ze moesten indrukken, een bepaalde kleur kregen dan zonder hersenstimulatie.

Vanderbilt University-onderzoeker Geoffrey Woodman en zijn medewerkers bestuderen hoe kortetermijngeheugen en langetermijngeheugen samenwerken. Door hersenactiviteit te meten door dagelijkse taken, zoals hoe iemand autosleutels zou kunnen opzoeken, kan het team zien hoe deze twee typen geheugen samenwerken.

Vanderbilt University-onderzoeker Geoffrey Woodman en zijn medewerkers bestuderen hoe kortetermijngeheugen en langetermijngeheugen samenwerken. Door hersenactiviteit te meten door dagelijkse taken, zoals hoe iemand autosleutels zou kunnen opzoeken, kan het team zien hoe deze twee typen geheugen samenwerken.

Credit: Vanderbilt Univeristy

NSF: Hoe lang duren deze voordelen van hersenstimulatie?

G.W.: We hebben een aantal experimenten uitgevoerd om te bepalen hoe lang deze nauwkeurigheid en het leren verbeterde. We hadden aanvankelijk gehoopt dat het een dag of langer zou duren. We ontdekten echter dat de effecten op een dag verdwenen waren de volgende dag. Om te bepalen wanneer de effecten verdwijnen, hebben we mensen twee dagen rond het laboratorium gehouden, waarbij de tweede dag ongeveer acht uur duurde. We verzamelden metingen van baseline-activiteit op de eerste dag. De volgende dag stimuleerden we hun hersenen en maten we activiteit gedurende ongeveer drie uur. Na een uur pauze hebben we hun prestaties en hersenactiviteit nog drie uur gemeten. We ontdekten dat 20 minuten hersenstimulatie resulteerde in significante invloeden op gedrag en neurale activiteit die tot vijf uur duurden.

NSF: Kun je ons iets vertellen over visuele zoektaken en hoe het zich verhoudt tot dit onderzoek?

G.W.: Zoals we eerder al hebben besproken, is het vinden van bepaalde objecten iets dat we elke dag van ons leven doen. In het laboratorium gebruiken we visuele zoektaken om te bestuderen hoe mensen naar objecten in een complexe scène gaan. Mensen hebben geloofd dat wanneer je in de supermarkt winkelt voor een zak appels, die visuele aandacht zich concentreert op de zakken met appels omdat je een afbeelding van een zak appels in visueel werkgeheugen vasthoudt. Wat een aantal experimenten hebben aangetoond in ons NSF-gesponsorde onderzoek, is dat leren en wat opgeslagen is in het langetermijngeheugen, een cruciale rol speelt bij het beheersen van de aandacht. Dit daagt een aantal ideeën uit die wetenschappers hebben gehad over hoe aandacht werkt. Het onderzoek met hersenstimulatie geeft ons een manier om direct te bepalen hoe snel we leren, en nu kunnen we zien of we sneller de aandacht kunnen leren beheersen met informatie die is opgeslagen in het langetermijngeheugen.

NSF: Waarom denk je dat stimulatie van dit deel van de hersenen effectief was in het tonen van verbeteringen in de taken die je hebt gebruikt?

G.W.: We denken dat de stimulatie effectief was omdat dit deel van de hersenen een belangrijk kruispunt is in verschillende hersennetwerken. De mediaal-frontale cortex is van cruciaal belang om te leren en is verbonden met vrijwel elk ander deel van de hersenen, hetzij rechtstreeks, hetzij via een ander deel van de hersenen. Dit maakt het van cruciaal belang voor het integreren van visuele informatie en het in kaart brengen van visuele invoer op specifieke responsen (bijv. De druk op een knop). Dit gebied van de hersenen is in vorig werk getoond om bijzonder actief te zijn wanneer we een fout maken. Dat wil zeggen, dit deel van de hersenen lijkt te detecteren wanneer we fouten hebben gemaakt. Dit soort neurale activiteit wordt als cruciaal beschouwd om ons in staat te stellen ons gedrag te corrigeren en van onze fouten te leren. Door dit gebied van de hersenen te stimuleren, konden we deze functie stimuleren en mensen sneller laten leren en minder fouten maken.

Als u een actueel expert bent - onderzoeker, zakelijk leider, auteur of innovator - en een nieuw stuk wilt bijdragen, e-mail ons hier.

Als u een actueel expert bent - onderzoeker, zakelijk leider, auteur of innovator - en een nieuw stuk wilt bijdragen, e-mail ons hier.

NSF: Wat zijn enkele implicaties van de echte wereld met dit type technologie?

G.W.: De onderzoeksresultaten van onze studie sluiten aan bij een groeiend aantal werk dat suggereert dat niet-invasieve elektrische stimulatie een cognitief verbeterende techniek kan zijn voor mensen met psychiatrische en neurologische aandoeningen. Er zijn een aantal veelbelovende ontdekkingen gedaan met behulp van elektrische stimulatiemethoden die gericht zijn op het verminderen van tekorten in patiëntenpopulaties, zoals depressie, schizofrenie en aandachtstekortstoornis met hyperactiviteit. Elektrische stimulatie is ook nuttig gebleken voor patiënten met hersenletsel, zoals een beroerte.Naast alternatieve medicamenteuze behandelingsopties voor patiëntenpopulaties, is er onderzoek gedaan dat laat zien hoe hersenstimulatie het functioneren bij gezonde volwassenen in een groot aantal verschillende domeinen kan verbeteren, waaronder taal, wiskunde, geheugen en motorische coördinatie. Momenteel werken we samen met clinici om te bepalen of het type hersenstimulatie dat we in dit onderzoek hebben gebruikt, kan worden gebruikt om mensen met bepaalde psychische stoornissen te helpen. Onze voorlopige bevindingen zijn veelbelovend. We zijn hoopvol dat onze basiswetenschap zich snel zal vertalen in behandelingen die mensen kunnen helpen en een breed positief effect op de samenleving kunnen hebben.

NSF: Welke soorten taken zullen waarschijnlijk profiteren van het type stimulatie dat u in deze studie gebruikte?

G.W.: De jury is nog niet bekend hoe breed deze effecten kunnen zijn. Het is duidelijk dat we verbeteringen hebben gezien in het leren reageren op stimuli met complexe motorische commando's. We zouden bijvoorbeeld voorspellen dat mensen sneller zouden kunnen leren om voertuigen te besturen, typen, opereren in virtuele omgevingen, misschien fijne motorische vaardigheden verwerven, zoals vereist bij operaties. Experimenten in ons laboratorium en andere laboratoria onderzoeken of we het leren van materiaal in het algemeen sneller kunnen laten verlopen. Ik ben er zeker van dat alle bachelorstudenten graag willen weten of ze dit soort stimulatie kunnen gebruiken en hun leerboek sneller kunnen leren. Deze experimenten zijn momenteel aan de gang. Er zijn redenen om aan te nemen dat stimulatie van de mediaal-frontale cortex niet erg effectief zou zijn in het stimuleren van dit soort leren, maar we kunnen mogelijk een deel van de hersenen vinden dat ook dit type van leren kan ondersteunen.

Er zijn geen bijwerkingen bekend van de gelijkstroomstimulatie die in deze denkcap wordt gebruikt. We willen echter voorzichtig zijn met het gebruik ervan. Studies voor langetermijngebruik bestaan ​​nog niet en ons veld moet nog steeds verifiëren dat er geen potentiële risico's zijn voor mensen die deze technologie willen gebruiken om hun leren routinematig op te voeren.

Volg alle Expert Voices-problemen en debatten - en deel uitmaken van de discussie - op Facebook, Twitter en Google+. De weergegeven meningen zijn die van de auteur en komen niet noodzakelijk overeen met de mening van de uitgever. Deze versie van het artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




Onderzoek


Te Dun Zijn In Midlife May Boost Dementia Risk
Te Dun Zijn In Midlife May Boost Dementia Risk

De Voordelen Van Een Tweeling Kunnen Een Langer Leven Omvatten
De Voordelen Van Een Tweeling Kunnen Een Langer Leven Omvatten

Science Nieuws


Weekend Lyrid Meteoordouche Zichtbaar Vanaf Aarde, Ruimte En... Ballon?
Weekend Lyrid Meteoordouche Zichtbaar Vanaf Aarde, Ruimte En... Ballon?

Het Congres Wil $ 10 Miljoen Besteden Aan Het Zoeken Naar Buitenaardse Wezens En Texas Is Bedankt
Het Congres Wil $ 10 Miljoen Besteden Aan Het Zoeken Naar Buitenaardse Wezens En Texas Is Bedankt

Mini-Drones Naar Nachtzicht Telefoons: 5 Coole Militaire Technische Gadgets
Mini-Drones Naar Nachtzicht Telefoons: 5 Coole Militaire Technische Gadgets

Wat Redde De Dinosaurussen: Wetenschappers Snuiven De Oorsprong Van Vogels Op
Wat Redde De Dinosaurussen: Wetenschappers Snuiven De Oorsprong Van Vogels Op

Facebook-Gebruikers Krijgen Slechtere Cijfers Op School
Facebook-Gebruikers Krijgen Slechtere Cijfers Op School

WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com