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

最近來自布朗大學(xué)的研究者們發(fā)現(xiàn)了人們在學(xué)習(xí)過程中大腦兩個不同系統(tǒng)間的協(xié)同工作機制。

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

在這項研究中，40名參與者被要求觀看一系列屏幕上出現(xiàn)的標志，而且被要求在每一個特定信號出現(xiàn)的時候按下一個按鈕。此前參與者們并不知道哪一個按鈕是對應(yīng)某個信號的正確按鈕，因此他們只能在實踐中慢慢學(xué)習(xí)。當他們回答正確的時候，會得到獎勵積分。在重復(fù)幾次實驗中，參與者們就能夠逐漸學(xué)會標志對應(yīng)的按鈕。

為了區(qū)別增強學(xué)習(xí)以及工作記憶的差異，研究者們同時讓參與者們觀看不同數(shù)量的標志（兩到六個），而參與者們必須學(xué)會每一個標志的對應(yīng)按鈕。一般情況下，人們通過工作記憶模式僅僅能夠同時記住4個項目，而且記憶時間很短，因此當目標的數(shù)量或者間隔的時間增加之后，工作記憶對于學(xué)習(xí)的貢獻將會下降。

同時，在參與者們完成任務(wù)的時候，EEG捕捉記錄了大腦的信號，作者們通過統(tǒng)計學(xué)手段將與每個學(xué)習(xí)系統(tǒng)相關(guān)的信號分離出來。

結(jié)果顯示，當記憶的需求很高的時候，大腦增強學(xué)習(xí)的信號就會增強，換句話說，當工作記憶系統(tǒng)超負荷的時候，增強學(xué)習(xí)系統(tǒng)對于學(xué)習(xí)過程的重要性就會變得更高。相反地，當參與者能夠在大腦中保留信息，那么與增強學(xué)習(xí)有關(guān)的信號則會變?nèi)酰ぷ饔洃泴τ趯W(xué)習(xí)的重要性就會變強。

研究者們還發(fā)現(xiàn)通過解碼大腦信號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)并不是獨立工作的。根據(jù)研究者們的說法，這一結(jié)果能夠有助于學(xué)習(xí)障礙的治療。