大脑自带的空间感
2019-02-23 15:46:59
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记单词慢,应首先了解了解海马体

背课文慢,原因可能是在海马体

透过思语脑波灯看大脑的结构

脑电波检测技术背后的神经可塑性理论基础

根据英国邓迪大学神经科学院的Langston及其科研团队于2010年发布的研究结果,刚出生的小鼠于睁眼后不久,便能自己摸索着走路。走路的经验刺激小鼠大脑,使大脑中负责空间认知的脑细胞迅速发育、成熟。随着独立行走的次数越来越多,这些脑细胞发育愈发完善,小鼠的空间认知能力也愈发纯熟。

  该项研究证实,其实小鼠一出生就具备基本的空间能力,但这一水平的空间能力尚不足以支持它独立外出。只有随着空间探索经验的不断积累和持续刺激,小鼠的空间认知能力方可逐渐发育完善,辨识方向的能力方能随之提高。

  自二十世纪80年代以来,脑与认知科学家们通过数十项研究,发现小鼠大脑中共有三类负责空间能力的细胞:

  ·坐标定位细胞(Grid Cell)[2]:大脑导航仪,负责计算所处环境的具体位置,评估目标的远近和距离;

  ·空间辨识细胞(Place Cell)[3]:负责辨认周围环境,把空间探索所获取的新信息纳入到头脑当中;

  ·方向统筹细胞(Head-Direction Cell)[4] [5]:大脑指南针,根据空间任务,确定前进的方向。

  人类大脑与小鼠大脑的运作方式高度类似:每当人到达一个新环境,以上三种细胞便共同展开工作,迅速在头脑中构建空间地图,并不断以经验将其修饰和精细化。从此以后,便可使用这张地图来判断方位。

  空间细胞为大脑绘制出坐标图,空间信息的保存却要依赖于大脑海马区的空间记忆存储。阿兹海默症病人常常伴随迷路、空间失认等症状,正是海马区病变退化所致。

家长们以往经常捉急的问题“立体几何学不好怎么办?”及“空间想象能力差的孩子立体几何还有救么?”,近来在认知能力研究的科学询证的过程中,呈现出越来越多的答案。

在学着熟悉和记忆错综复杂的大街小巷时,英国伦敦出租车司机大脑的海马体变大了。

  英国伦敦的街道非常错综复杂,那里的计程车司机必须具备高超的空间记忆能力。为了获得计程车的驾驶执照,司机们无一例外需要通过难度很高的职业考试——“The Knowledge”,这项考试包括记忆两万多条街道,及成百上千的路标。

  英国伦敦大学学院的神经生物学家Maguire发现,计程车司机的海马回比同年龄段的非计程车司机的海马回要大得多——出租车司机每次收到一个地址后,必须马上计算出最短的行进路线、开往准确的方向——这项长期的空间记忆训练,使得他们的海马区比普通人更强大。通过扫描出租车司机的大脑并记录脑波活动发现,计程车司机们在进行从A点到B点的空间运算时,激活的脑区是海马回。

  不仅如此,海马回的大小与驾驶计程车的资历呈正相关。这意味着海马回的大小是个体从事记忆的任务体量决定的。

  在由注意力、记忆力、问题解决能力、信息加工速度、空间想象、情绪管理共同搭建的认知能力王国中,海马回似乎越来越呈现出强大的结构地位。大脑360的人工智能计算在面对如下问题时,越来越有科学的对策:孩子记不住单词怎么办?孩子的记忆力差怎么办?学生的记忆是可以弥补的吗,快速记忆和高速记忆训练效果好吗?CUBand脑波仪和思语脑波灯的认知训练组合,也正是基于这方面的原因,力图基于大脑结构的功能状态脑电波检测和认知行为检测来准确评估和训练全脑的智能。

CUBand脑波仪和思语脑波灯

空间能力和海马体不光在方向辨识任务和空间定位任务中起着重要的作用,对大脑建立信息归档系统也尤其重要。我们学习新知识和新技能,将信息储存于大脑后,是否能在需要的时候(如考场上)检索出来,关键也在于海马体。强大的海马体能将乱七八糟的信息分门别类,有序放入编有索引的大脑档案柜,实现自由存取。

  大脑和肌肉一样,经常使用就会更加强健,闲着不动,就容易“生锈”。类似的研究在音乐、数理、语言和运动员的大脑中都得到了进一步证实。经常参与认知任务有助于我们大脑的不断优化和进一步发展,新的经验会激发大脑生长出新的突触、联结和其他神经结构,从而增进大脑处理信息、储存记忆等认知能力。

  【参考文献】

  [1] Langston, R. F., Ainge, J. A., Couey, J. J., Canto, C. B., Bjerknes, T. L., Witter, M. P., ... & Moser, M. B. (2010). Development of the spatial representation system in the rat. Science, 328(5985), 1576-1580.

  [2]Hafting, T., Fyhn, M., Molden, S., Moser, M. B., & Moser, E. I. (2005). Microstructure of a spatial map in the entorhinal cortex. Nature, 436(7052), 801-806.

  [3]Binder, M. D., & Hirokawa, N. (Eds.). (2009). Encyclopedia of neuroscience(Vol. 3166). Berlin, Heidelberg: Springer.

  [4] Taube, J. S., Muller, R. U., & Ranck, J. B. (1990). Head-direction cells recorded from the postsubiculum in freely moving rats. I. Description and quantitative analysis. The Journal of Neuroscience, 10(2), 420-435.

  [5]Taube, J. S., Muller, R. U., & Ranck, J. B. (1990). Head-direction cells recorded from the postsubiculum in freely moving rats. II. Effects of environmental manipulations. The Journal of Neuroscience, 10(2), 436-447.

  O'keefe, J., & Nadel, L. (1978). The hippocampus as a cognitive map (Vol. 3, pp. 483-484). Oxford: Clarendon Press.

  [6]Hyman, B. T., Van Hoesen, G. W., Damasio, A. R., & Barnes, C. L. (1984). Alzheimer's disease: cell-specific pathology isolates the hippocampal formation. Science, 225(4667), 1168-1170.

  [7]Maguire, E. A., Gadian, D. G., Johnsrude, I. S., Good, C. D., Ashburner, J., Frackowiak, R. S., & Frith, C. D. (2000). Navigation-related structural change in the hippocampi of taxi drivers. Proceedings of the National Academy of Sciences, 97(8), 4398-4403.

 
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