За хвильової активності мозку можна визначити, який механізм - свідомий чи несвідомий - задіяний при навчанні чогось нового.
Заняття музикою вимагають одночасної роботи експліцитно і імпліцитно механізмів навчання. (Фото: allegralchaple0 / Pixabay .) Фрагмент електроенцефалограми людини з переважанням α-ритму. (Ілюстрація: Andrii Cherninskyi / Wikimedia .)
<
>
Коли ми вчимося їздити на велосипеді і коли ми вчимося грати в карти, наш мозок працює по-різному. Це насправді не так вже й очевидно - довгий час вважалося, що мозок, чого б він не вчився, завжди вчиться однаково, поки нейробіологи не зіткнулися з випадком Генрі Молісона (знаменитого ще як пацієнт HM).
Нагадаємо, в чому там була суть. Молісон страждав на епілепсію, і щоб позбавити його від важких нападів, йому вирішили видалити певні ділянки мозку. Після операції припадки дійсно пройшли, однак у пацієнта почалася амнезія. Вона виявилася вибірковою: наприклад, після сніданку Генрі Молісон тут же забував, що тільки що їв, але при тому у нього як і раніше формувалися моторні навички. Він міг з кожним разом все краще і краще обвести по контуру малюнок зірки, дивлячись не на сам малюнок, а на його відображення в дзеркалі, хоча і не міг пригадати, як він цим займався раніше.
Завдяки Молісону і іншим подібним випадкам стало зрозуміло, що мозок може вчитися двома способами. Свідоме навчання, коли ми можемо згодом ясно сформулювати, що вивчили, - вірш, граматичне правило і т. Д. - називається експліцитно. Коли ж все навпаки, тобто коли ми вчимося як би несвідомо, робимо щось все краще і краще з кожним разом, але не можемо конкретно сказати, що саме вчимо, - тоді кажуть про імпліцитно навчанні. Його ще часто називають моторною або м'язової пам'яттю. Зрозуміло, дуже багато завдань, наприклад, заняття музикою, задіють одночасно обидва види навчання.
Відрізнити одне від іншого на рівні нейронів до сих пір нікому не вдавалося, і про механізм навчання судили зазвичай за тим, яка область мозку найбільш активна (при експліцитно - гіпокамп, при імпліцитно - базальні ганглії), або за швидкістю навчання (по експліцитному механізму все засвоювалося швидко, по імпліцитно - повільно).
дослідники з Массачусетського технологічного інституту вперше виявили для обох видів навчання відповідні нейронні процеси. Експерименти ставили з мавпами, які повинні були вирішувати різні завдання. В одному випадку потрібно було порівнювати два об'єкти і встановлювати, є між ними зв'язок чи ні - тут в навчанні допомагали як правильні відповіді, так і неправильні. У задачі іншого типу потрібно було стежити за різними зоровими стимулами, і тут важливу роль відігравали тільки правильні відповіді.
Іншими словами, для шимпанзе створили модель експліцитно навчання, коли помилки усвідомлюються і робляться відповідні висновки на майбутнє, і модель імпліцитного навчання, коли чим менше помилок, тим краще, тому що неправильні дії нічого не дають.
Відмінності ж проявилися в хвильової активності мозку, яку реєстрували за допомогою електроенцефалографії (ЕЕГ). При експліцитно навчанні у мавп слідом за правильною відповіддю дослідники спостерігали виражені α-2 / β-хвилі (з частотою 10-30 Гц). Відомо, що α-2 / β-хвилі пов'язані з когнітивними функціями, такими як увага, свідомий самоконтроль, аналіз результату своїх дій і т. Д., І до того ж раніше помічали, що їх генерує гіпокамп. Як пишуть дослідники в своїй статті в Neuron , Сплеск α-2 / β-хвиль у мавп, мабуть, відображає роботу спеціалізованих нейронних контурів, що беруть початок в гіпокампі і відповідальних за експліцитно навчання. Оскільки в міру навчання α-2 / β-хвилі спадали, дослідники припустили, що вони з'являються тоді, коли мозок будує моделі завдання, відповідно, α-2 / β-хвилі слабшають, коли модель вже побудована.
При імпліцитно ж навчанні у мавп слідом за правильною відповіддю посилювалися δ / θ-хвилі (3-7 Гц), і в міру навчання також слабшали. Відомо, що θ-активність пов'язана з навчанням, пам'яттю і здатністю важких ситуацій, коли в ході обробки інформації виникають якісь конфлікти і помилки. δ / θ-хвилі широко розповсюджувалися по мозку, і це, можливо, говорить про те, що експліцитно навчання пов'язане з глобальними змінами стану нейронів в мозку, а не зі спрацьовуванням специфічних нейронних контурів в гіпокампі.
Виявляючи механізм навчання по його хвильової картині, можна підбирати більш ефективні навчальні методики. Наприклад, якщо ми встановили, що хтось покладається більше на імпліцитне навчання, значить, він вчиться краще за рахунок позитивного зворотного зв'язку від своїх дій, ніж за рахунок негативної, і ми можемо в зв'язку з цим змінити схему навчання. З іншого боку, відомо, що при розвитку нейродегенеративних захворювань (таких, як синдром Альцгеймера) починає переважати імпліцитної механізм навчання, так що аналіз хвильової активності може допомогти розпізнавати такі розлади на ранніх стадіях.
