研究者們揭示大腦不同系統(tǒng)協(xié)同工作影響學(xué)習(xí)進(jìn)程的分子機(jī)制

最近來(lái)自布朗大學(xué)的研究者們發(fā)現(xiàn)了人們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中大腦兩個(gè)不同系統(tǒng)間的協(xié)同工作機(jī)制。

在這項(xiàng)發(fā)表在《PNAS》雜志上的文章中，作者揭示了人們?cè)谠鰪?qiáng)學(xué)習(xí)以及工作記憶（reinforcement learning and working memory）過(guò)程中兩種不同的模式之間的相互交流。增強(qiáng)學(xué)習(xí)（Reinforcement learning）是一種通過(guò)神經(jīng)元水平的反饋-懲罰過(guò)程影響人們逐漸學(xué)習(xí)動(dòng)作的過(guò)程。相反地，工作記憶（Working Memory）指的則是通過(guò)回憶以往的動(dòng)作以及相應(yīng)的結(jié)果去快速地提高現(xiàn)有表現(xiàn)能力的過(guò)程。

在這項(xiàng)研究中，40名參與者被要求觀看一系列屏幕上出現(xiàn)的標(biāo)志，而且被要求在每一個(gè)特定信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)候按下一個(gè)按鈕。此前參與者們并不知道哪一個(gè)按鈕是對(duì)應(yīng)某個(gè)信號(hào)的正確按鈕，因此他們只能在實(shí)踐中慢慢學(xué)習(xí)。當(dāng)他們回答正確的時(shí)候，會(huì)得到獎(jiǎng)勵(lì)積分。在重復(fù)幾次實(shí)驗(yàn)中，參與者們就能夠逐漸學(xué)會(huì)標(biāo)志對(duì)應(yīng)的按鈕。

為了區(qū)別增強(qiáng)學(xué)習(xí)以及工作記憶的差異，研究者們同時(shí)讓參與者們觀看不同數(shù)量的標(biāo)志（兩到六個(gè)），而參與者們必須學(xué)會(huì)每一個(gè)標(biāo)志的對(duì)應(yīng)按鈕。一般情況下，人們通過(guò)工作記憶模式僅僅能夠同時(shí)記住4個(gè)項(xiàng)目，而且記憶時(shí)間很短，因此當(dāng)目標(biāo)的數(shù)量或者間隔的時(shí)間增加之后，工作記憶對(duì)于學(xué)習(xí)的貢獻(xiàn)將會(huì)下降。

同時(shí)，在參與者們完成任務(wù)的時(shí)候，EEG捕捉記錄了大腦的信號(hào)，作者們通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)手段將與每個(gè)學(xué)習(xí)系統(tǒng)相關(guān)的信號(hào)分離出來(lái)。

結(jié)果顯示，當(dāng)記憶的需求很高的時(shí)候，大腦增強(qiáng)學(xué)習(xí)的信號(hào)就會(huì)增強(qiáng)，換句話說(shuō)，當(dāng)工作記憶系統(tǒng)超負(fù)荷的時(shí)候，增強(qiáng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)對(duì)于學(xué)習(xí)過(guò)程的重要性就會(huì)變得更高。相反地，當(dāng)參與者能夠在大腦中保留信息，那么與增強(qiáng)學(xué)習(xí)有關(guān)的信號(hào)則會(huì)變?nèi)?，工作記憶?duì)于學(xué)習(xí)的重要性就會(huì)變強(qiáng)。

研究者們還發(fā)現(xiàn)通過(guò)解碼大腦信號(hào)能夠判斷信息是否與記憶相關(guān)。研究結(jié)果表明上述兩周就能夠系統(tǒng)并不是獨(dú)立工作的。根據(jù)研究者們的說(shuō)法，這一結(jié)果能夠有助于學(xué)習(xí)障礙的治療。