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Sintonizzarsi sui ritmi delle onde cerebrali accelera l’apprendimento negli adulti

L'esperimento sulle onde cerebrali è stato allestito nell'Adaptive Brain Lab, guidato dalla professoressa Zoe Kourtzi, nel Dipartimento di Psicologia dell'Università di Cambridge. Credito: Università di Cambridge

L’esperimento sulle onde cerebrali è stato allestito nell’Adaptive Brain Lab, guidato dalla professoressa Zoe Kourtzi, nel Dipartimento di Psicologia dell’Università di Cambridge. Credito: Università di Cambridge

Gli scienziati hanno dimostrato per la prima volta che sintonizzarsi brevemente sul ciclo delle onde cerebrali individuali di una persona prima che esegua un compito di apprendimento aumenta notevolmente la velocità con cui migliorano le capacità cognitive.

Calibrare i tassi di consegna delle informazioni in modo che corrispondano al ritmo naturale del nostro cervello aumenta la nostra capacità di assorbire e adattarsi alle nuove informazioni, secondo il team dietro lo studio.

I ricercatori dell’Università di Cambridge affermano che queste tecniche potrebbero aiutarci a mantenere la “neuroplasticità” molto più tardi nella vita e a far progredire l’apprendimento permanente.

“Ogni cervello ha il suo ritmo naturale, generato dall’oscillazione dei neuroni che lavorano insieme”, ha affermato la professoressa Zoe Kourtzi, autrice senior dello studio del Dipartimento di psicologia di Cambridge. “Abbiamo simulato queste fluttuazioni in modo che il cervello sia in sintonia con se stesso e nello stato migliore per prosperare”.

“La plasticità del nostro cervello è la capacità di ristrutturare e imparare cose nuove, costruendo continuamente su modelli precedenti di interazioni neuronali. Sfruttando i ritmi delle onde cerebrali , potrebbe essere possibile migliorare l’apprendimento flessibile nel corso della vita, dall’infanzia all’età adulta”, ha detto Kourtzi.

I risultati, pubblicati sulla rivista Cerebral Cortex , saranno esplorati nell’ambito del Center for Lifelong Learning and Individualized Cognition: una collaborazione di ricerca tra Cambridge e Nanyang Technological University (NTU), Singapore.

I neuroscienziati hanno utilizzato sensori elettroencefalografici, o EEG, attaccati alla testa per misurare l’attività elettrica nel cervello di 80 partecipanti allo studio e campionare i ritmi delle onde cerebrali.

Il team ha rilevato le onde alfa. La gamma media dello spettro delle onde cerebrali, questa frequenza d’onda tende a dominare quando siamo svegli e rilassati.

Le onde alfa oscillano tra gli otto e i dodici hertz: un ciclo completo ogni 85-125 millisecondi. Tuttavia, ogni persona ha la propria frequenza alfa di picco all’interno di tale intervallo.

Un cappuccio EEG utilizzato nell'esperimento sulle onde cerebrali condotto dall'Adaptive Brain Lab, guidato dalla professoressa Zoe Kourtzi, nel Dipartimento di Psicologia dell'Università di Cambridge. Credito: Università di Cambridge

Un cappuccio EEG utilizzato nell’esperimento sulle onde cerebrali condotto dall’Adaptive Brain Lab, guidato dalla professoressa Zoe Kourtzi, nel Dipartimento di Psicologia dell’Università di Cambridge. Credito: Università di Cambridge

Gli scienziati hanno utilizzato queste letture per creare un “impulso” ottico: un quadrato bianco che tremola su uno sfondo scuro allo stesso ritmo dell’onda alfa individuale di ogni persona.

I partecipanti hanno ricevuto una dose di 1,5 secondi di impulso personalizzato per far funzionare il loro cervello al suo ritmo naturale, una tecnica chiamata “trascinamento”, prima di essere presentato con un compito cognitivo complicato e veloce: cercare di identificare forme specifiche all’interno di una raffica di disordine visivo .

Un ciclo di onde cerebrali consiste in un picco e una depressione. Alcuni partecipanti hanno ricevuto impulsi corrispondenti al picco delle loro onde, altri al minimo, mentre altri hanno ottenuto ritmi casuali o con una frequenza errata (un po’ più veloci o più lenti). Ogni partecipante ha ripetuto oltre 800 variazioni del compito cognitivo e i neuroscienziati hanno misurato la rapidità con cui le persone sono migliorate.

Il tasso di apprendimento per coloro che erano bloccati nel ritmo giusto era almeno tre volte più veloce rispetto a tutti gli altri gruppi. Quando i partecipanti sono tornati il ​​giorno successivo per completare un altro giro di attività, quelli che hanno imparato molto più velocemente durante il trascinamento avevano mantenuto il loro livello di prestazioni più elevato.

“È stato emozionante scoprire le condizioni specifiche di cui hai bisogno per ottenere questo impressionante impulso nell’apprendimento”, ha detto la prima autrice, la dott.ssa Elizabeth Michael, ora alla Cognition and Brain Sciences Unit di Cambridge.

“L’intervento in sé è molto semplice, solo un breve sfarfallio su uno schermo, ma quando raggiungiamo la giusta frequenza più il giusto allineamento di fase, sembra avere un effetto forte e duraturo.”

È importante sottolineare che gli impulsi di trascinamento devono suonare con la depressione di un’onda cerebrale. Gli scienziati ritengono che questo sia il punto in un ciclo in cui i neuroni sono in uno stato di “alta ricettività”.

“Ci sentiamo come se ci occupassimo costantemente del mondo, ma in realtà i nostri cervelli scattano istantanee rapide e poi i nostri neuroni comunicano tra loro per mettere insieme le informazioni”, ha detto la coautrice Prof. Victoria Leong, della NTU e del Dipartimento di Pediatria di Cambridge. .

“La nostra ipotesi è che abbinando la consegna delle informazioni alla fase ottimale di un’onda cerebrale, massimizziamo la cattura delle informazioni perché questo è il momento in cui i nostri neuroni sono al culmine dell’eccitabilità”.

L'attività cerebrale nel tempo di un partecipante allo studio, registrata in diversi punti del cuoio capelluto dal cappuccio EEG come parte dell'esperimento. Credito: Università di Cambridge

L’attività cerebrale nel tempo di un partecipante allo studio, registrata in diversi punti del cuoio capelluto dal cappuccio EEG come parte dell’esperimento. Credito: Università di Cambridge

Il lavoro precedente del laboratorio Baby-LINC di Leong mostra che le onde cerebrali di madri e bambini si sincronizzano quando comunicano. Leong ritiene che il meccanismo di questo ultimo studio sia così efficace perché rispecchia il modo in cui apprendiamo da bambini.

“Stiamo attingendo a un meccanismo che consente al nostro cervello di allinearsi agli stimoli temporali nel nostro ambiente, in particolare segnali comunicativi come parole, sguardi e gesti che vengono scambiati naturalmente durante le interazioni tra genitori e bambini”, ha affermato Leong.

“Quando gli adulti parlano ai bambini piccoli , adottano il linguaggio diretto dal bambino, una forma di linguaggio lenta ed esagerata. Questo studio suggerisce che il discorso diretto dal bambino può essere un modo spontaneo di adeguare la velocità e trascinare le onde cerebrali più lente dei bambini per supportare l’apprendimento. “

I ricercatori affermano che, mentre il nuovo studio ha testato la percezione visiva , è probabile che questi meccanismi siano “dominio generale”: si applicano a un’ampia gamma di compiti e situazioni, compreso l’apprendimento uditivo.

Sostengono che le potenziali applicazioni per il trascinamento delle onde cerebrali possono sembrare roba da fantascienza, ma sono sempre più realizzabili. “Mentre il nostro studio ha utilizzato complesse macchine EEG, ora ci sono semplici sistemi di fascia che consentono di misurare abbastanza facilmente le frequenze cerebrali”, ha affermato Kourtzi.

“I bambini ora fanno gran parte del loro apprendimento davanti agli schermi. Si può immaginare di utilizzare i ritmi delle onde cerebrali per migliorare gli aspetti dell’apprendimento per i bambini che lottano nelle classi normali, forse a causa di deficit di attenzione”.

Altre prime applicazioni del trascinamento delle onde cerebrali per potenziare l’apprendimento potrebbero comportare la formazione in professioni in cui l’apprendimento rapido e il rapido processo decisionale sono vitali, come piloti o chirurghi. “Le simulazioni di realtà virtuale sono ora una parte efficace della formazione in molte professioni”, ha affermato Kourtzi.

“L’implementazione di impulsi che si sincronizzano con le onde cerebrali in questi ambienti virtuali potrebbe dare un vantaggio ai nuovi studenti o aiutare coloro che si riqualificano più tardi nella vita”.

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