Вбивать в голову больше не придется: открыт секрет эффективного обучения на основе мозговых волн

Ученые впервые доказали, что кратковременная настройка на индивидуальный цикл мозговых волн человека перед выполнением учебной задачи значительно увеличивает скорость улучшения когнитивных навыков.

Калибровка скорости подачи информации в соответствии с естественным темпом работы мозга повышает нашу способность усваивать и адаптироваться к новой информации, утверждает группа ученых.

Исследователи из Кембриджского университета говорят, что эти методы помогут нам сохранить нейропластичность и способность к обучению на протяжении всей жизни.

Каждый мозг имеет свой собственный естественный ритм колебаний нейронов, работающих сообща, — говорит профессор Зои Куртци, старший автор исследования с факультета психологии Кембриджского университета.

Мы смоделировали эти колебания так, чтобы мозг был в гармонии с самим собой — и находился в наилучшем состоянии для успешного развития.

Ученые напоминают, что пластичность нашего мозга — это способность перестраиваться и учиться новому, постоянно опираясь на предыдущие схемы взаимодействия нейронов. Используя ритмы мозговых волн, возможно, удастся повысить гибкость обучения на протяжении всей жизни, от младенчества до зрелого возраста.

Результаты исследования опубликованы в журнале Cerebral Cortex.

Для измерения электрической активности в мозге 80 участников исследования и анализа ритмов мозговых волн неврологи использовали датчики электроэнцефалографии (ЭЭГ), прикрепленные к голове.

Команда снимала показания альфа-волн. Эта частота волн, будучи средней частью спектра мозговых волн, преобладает, когда мы бодрствуем и расслаблены.

Альфа-волны колеблются в диапазоне от восьми до двенадцати герц: полный цикл каждые 85-125 миллисекунд. Однако у каждого человека есть своя пиковая частота альфа-волн в этом диапазоне.

Ученые использовали эти данные для создания оптического «импульса»: белого квадрата, мерцающего на темном фоне в том же темпе, что и индивидуальная альфа-волна каждого человека.

Участники получили 1,5-секундную дозу индивидуального импульса, чтобы настроить мозг на естественный ритм работы перед тем, как им предложили сложную когнитивную задачу: попытаться определить конкретные фигуры в потоке зрительных помех.

Цикл мозговой волны состоит из пика и впадины. Некоторые участники получали импульсы, соответствующие пику их волн, некоторые — впадине, а некоторые получали ритмы, которые были либо случайными, либо с неправильной скоростью (немного быстрее или медленнее). Каждый участник повторил более 800 вариаций когнитивной задачи, и неврологи измерили, насколько быстро люди прогрессировали.

Скорость обучения у тех, кто был привязан к правильному ритму, была по меньшей мере в три раза выше, чем у всех остальных групп. Когда участники вернулись на следующий день, чтобы выполнить еще один круг заданий, оказалось, что те, кто учился гораздо быстрее, сохранили свой более высокий уровень производительности.

Было интересно обнаружить конкретные условия, необходимые для получения такого впечатляющего толчка в обучении, — говорит первый автор исследования доктор Элизабет Майкл, работающая сейчас в Кембриджском отделении наук о познании и мозге.

Само вмешательство очень простое, всего лишь кратковременное мерцание на экране, но когда мы добиваемся нужной частоты и правильного выравнивания фаз, это дает сильный и продолжительный эффект.

Важно отметить, что импульсы увлечения должны совпадать со впадиной мозговой волны. Ученые считают, что это точка цикла, когда нейроны находятся в состоянии «высокой восприимчивости».

Нам кажется, что мы постоянно наблюдаем за миром, но на самом деле наш мозг делает быстрые снимки, а затем нейроны общаются друг с другом, чтобы связать информацию воедино, — говорит соавтор исследования профессор Виктория Леонг из NTU и педиатрического факультета Кембриджа.

Гипотеза заключается в том, что, если мы подбираем доставку информации к оптимальной фазе мозговой волны, то тем самым мы улучшаем усвоение информации, поскольку именно в это время наши нейроны находятся на пике возбудимости.

Предыдущая работа лаборатории Леонга Baby-LINC показывает, что мозговые волны матери и ребенка синхронизируются при общении. По его мнению, механизм, использованный в последнем исследовании, настолько эффективен потому, что он отражает то, как мы учимся в младенчестве.

Мы задействуем механизм, который позволяет нашему мозгу приспосабливаться к временным стимулам в окружающей среде, особенно к коммуникативным сигналам, таким как речь, взгляд и жесты, которыми мы естественным образом обмениваемся во время общения с близкими людьми, — пояснила Леонг.

Когда взрослые разговаривают с маленькими детьми, они используют детскую манеру речи — говорят медленно и нарочито четко. Новое исследование предполагает, что речь, направляемая ребенку, может быть спонтанным способом сопоставления темпа с ритмом мозговых волн детей для повышения эффективности процесса обучения».

Исследователи говорят, что, хотя в новом исследовании проверялось зрительное восприятие, эти механизмы, вероятно, применимы к широкому кругу задач и ситуаций, включая аудиальное обучение.

Ученые утверждают, что потенциальные возможности применения метода могут показаться научной фантастикой, но они становятся все более достижимыми.

Хотя в нашем исследовании использовались сложные аппараты ЭЭГ, сейчас существуют простые системы с оголовьем, которые позволяют довольно легко измерить частоту мозговых волн, — говорит Куртци.

Современные дети большую часть своего обучения проводят перед экранами. Использование ритмов мозговых волн поможет улучшить аспекты обучения тех детей, что испытывают трудности в обычных классах, возможно, из-за синдрома дефицита внимания.

Другие варианты использования ритмов мозговых волн могут быть связаны с профессиями, где быстрое обучение и быстрое принятие решений являются жизненно важными, например, у пилотов или хирургов.

Симуляции виртуальной реальности сегодня являются эффективной частью обучения во многих профессиях, — считает Куртци.

Внедрение импульсов, синхронизирующихся с мозговыми волнами в этих виртуальных средах, даст преимущество новым ученикам или поможет тем, кто проходит переподготовку позже.

31.01.2023