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L'équipe
attache des électrodes à la
tête et le visage
d’une
dame, puis stimule son cerveau avec l'électricité
pendant
20 minutes. Les niveaux ne sont pas dangereux
de
la même force que d'une batterie de 9 volts.
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Woodman approche NSF, et avec leur soutien, Woodman et son équipe de visuelle Laboratoire de neurosciences cognitives de l'université testent leur théorie que la stimulation électrique du cortex médial-frontal du cerveau peut stimuler l’apprentissage et d’améliorer la prise de décision
Ci-dessous, Woodman fournit un Q + A avec le contexte de la recherche.
NSF: Quel est le cortex médial-frontal et comment ce chapeau de pensée affecte sa fonction?
Geoffrey Woodman: Le cortex est la couche externe du cerveau. Cortex est en fait court pour néocortex, ce qui signifie néo nouvelle, parce que cette partie du cerveau semble être un produit relativement nouveau de l'évolution. Medial fait référence à la partie centrale de votre tête. Frontal se réfère à l'os frontal de la tête. Si vous mettez votre langue sur le point le plus haut sur le toit de votre bouche, puis tout droit de ce point est l'emplacement que nous avons stimulé par un courant électrique.
Le chapeau de pensée est un terme simple pour ce que les scientifiques appellent la stimulation de courant transcrânienne. La transcrânienne signifie simplement que le courant électrique passe par les os de la tête (ou crâne). Le courant continu est le type de immuable, courant constant que vous obtenez à partir d' une batterie (par exemple, un 9-volt). Ceci est en contraste avec un courant alternatif qui sort de nos prises murales. Nous utilisons extrêmement faible courant de stimulation directe, en mettant des tampons en caoutchouc conducteur sur la tête des gens et l'exécution de ce courant extrêmement faible par la tête et le cerveau pendant 20 minutes. Le courant est si faible qu'il est difficile de dire si le stimulateur est même.
Notre travail montre que nous pouvons changer l'activité cérébrale pensé à venir du cortex médial-frontal, et surtout améliorer la façon dont les gens peuvent apprendre rapidement des tâches de base. Sur la base des neurosciences fondamentales, le courant électrique du chapeau de pensée est à l' origine des cellules du cerveau au feu ensemble d'une manière plus coordonnée, et en conséquence, transmettre des informations dans le cerveau plus efficacement.
NSF: Le cerveau semble être la dernière frontière de toute la science. Ce qui rend la neuroscience si mystérieuse, fascinante et pourquoi fais- tu?
GW: Il est étonnant que nous sachions beaucoup plus sur la façon dont fonctionne l'univers que la façon dont trois livres de fonctions de chair dans nos propres têtes. Cela est surprenant, parce que cet écart ne tient pas à un manque d'intérêt. Nous pensons tous sur la façon dont nous pensons. Par exemple, «Pourquoi ne pas que je me souviens de mon anniversaire?" Une partie de la lacune dans nos connaissances entre le physique et le monde mental était due à une vieille croyance philosophique que l'esprit ne peut se comprendre. Cependant, pour un peu plus d'un siècle, les scientifiques ont conçu des expériences intelligentes afin qu'ils puissent tester des hypothèses sur la façon dont nos esprits fonctionnent. Ce travail a accéléré de façon spectaculaire que nous avons des enregistrements combinés et les manipulations de l'activité cérébrale avec des tâches simples de laboratoire qui nous permettent d'isoler les fonctions mentales spécifiques
NSF: Comment court terme par rapport à la mémoire à long terme correspond à votre recherche?
GW: Ceci est une excellente question. Même quelqu'un qui ne sait rien au sujet de la psychologie ou les neurosciences est conscient qu'il existe différents types de stockage de mémoire. Je me souviens de nombreux événements de la maternelle à la sixième année, mais quand je marche dans la cuisine, je ne me souviens pas de ce que je venais d'obtenir. Les gens trouvent souvent qu'il est utile de savoir que ce qui est normal. La mémoire à court terme - aussi connu comme la mémoire de travail dans les théories modernes - stocke temporairement des informations dont nous avons besoin pour une tâche à accomplir. Bien que ce type de stockage de mémoire est essentiel tout au long de nos jours que nous passons d’une tâche à, il est un peu fragile et ne tient pas beaucoup. La moyenne des jeunes adultes en bonne santé peut stocker environ trois objets simples dans la mémoire à court terme, et même ces jeunes adultes en bonne santé perdre une partie de cette information si distrait, comme étant montré quelque chose de nouveau, comme lorsque nous marchons dans notre cuisine. En revanche, la mémoire à long terme semble être essentiellement illimitée dans sa capacité, mais nos échecs proviennent d'une incapacité à tirer les informations essentielles sur la mémoire à long terme lorsque nous en avons besoin. Dans de nombreuses expériences, psychologues et neuroscientifiques tentent d'isoler l’un de ces types de stockage de mémoire pour l’étudier.
Dans notre travail, nous étudions comment la mémoire à court terme et le travail de la mémoire à long terme ensemble. Nous utilisons des tâches de laboratoire qui demandent aux gens de chercher un certain objet. Cette tâche est comme chercher vos clés perdues dans votre maison. Nous avons des gens recherchent un objet spécifique dans le tableau après tableau d'objets. Comme on peut s'y attendre, les gens mieux car cette tâche à chaque fois qu'ils le font. Ce que nos mesures de l'activité cérébrale nous permettent de faire est de voir comment la mémoire à court terme et la mémoire à long terme contribuent simultanément à l'exécution de cette tâche. Qu'est-ce que nos études ont fait preuve est que ces deux types de stockage de mémoire contribuent à la façon dont nous traitons l'information en même temps. Nos expériences plus récentes ont examiné comment la stimulation cérébrale améliore l'exécution des tâches et accélère l'apprentissage. Ce que nos mesures simultanées de l'activité cérébrale montrent que la mémoire à long terme semble être la source de cet apprentissage accéléré, même si elle se déroule dans juste une question de secondes à quelques minutes.
NSF: Pouvez- vous nous en dire un peu plus sur les expériences que vous aviez les sujets faire? Est-ce qu'ils apprennent plus vite, faisant moins d'erreurs, etc.?
GW: Nous avons conçu une tâche très simple dans lequel les gens avaient juste pour voir un objet qui pourrait être l’une des deux couleurs. Une fois qu'ils pouvaient dire de quelle couleur il était, ils devaient appuyer sur un des deux boutons sur un gamepad (il est juste comme un contrôleur Sony Playstation). L'astuce est que nous ne disons pas aux gens quel bouton appuyer quand ils ont vu chaque couleur. Ils ont dû comprendre cela par essai et erreur. Ceci a été rendu encore plus difficile parce que nous leur avons donné seulement environ une demi - seconde pour appuyer sur le bouton droit. Cela nous a permis de mesurer l'apprentissage au cours d’une tâche simple, mais exigeant.
Nous avons constaté que la stimulation du cerveau a rendu les gens plus précis dans son ensemble. Ce ne fut pas parce que les gens ont réagi plus lentement après stimulation du cerveau. Au lieu de cela, ils étaient tout aussi rapides à l'aide des touches, mais l'ont fait avec plus de précision. Cet effet global était dû en partie à des gens d'apprentissage de la tâche plus rapidement après avoir reçu la stimulation cérébrale. Le comportement et le cerveau de l'activité populaire à la fois indiqué qu'ils ont appris sur quel bouton appuyer, étant donné une certaine couleur, plus rapidement que sans stimulation du cerveau.
NSF: Quelle est la durée de ces avantages de la stimulation cérébrale durent?
GW: Nous avons couru quelques expériences pour déterminer combien de temps cette précision améliorée et l’apprentissage. Nous avons d'abord espéré que cela durerait un jour ou plus. Cependant, nous avons trouvé que les effets un jour ont disparu le lendemain. Pour déterminer quand les effets disparaissent, nous avons gardé les gens autour du laboratoire pendant deux jours, avec le deuxième jour dure environ huit heures. Nous avons recueilli des mesures de l’activité de base sur le premier jour. Le lendemain, nous avons stimulé leur cerveau et leur activité mesurée pendant environ trois heures. Après une pause d’une heure, nous avons mesuré leur performance et l’activité cérébrale pendant trois heures. Nous avons constaté que 20 minutes de stimulation cérébrale ont donné lieu à une influence significative sur le comportement et l’activité neuronale qui a duré jusqu'à cinq heures.
NSF: Pouvez- vous nous en dire un peu plus sur les tâches de recherche visuelle et comment il se rapporte à cette recherche?
GW: Comme nous l’avons brièvement avant, trouver certains objets est quelque chose que nous faisons chaque jour de notre vie. Dans le laboratoire, nous utilisons des tâches de recherche visuelle pour étudier comment les gens assistent à des objets dans une scène complexe. Les gens ont cru que quand vous faites des emplettes à l'épicerie pour un sac de pommes, que l’attention visuelle se focalise sur les sacs de pommes parce que vous tenez une représentation d'un sac de pommes dans la mémoire de travail visuelle. Quel nombre d'expériences ont montré dans notre recherche de NSF-parrainé est que l’apprentissage, et ce qui est stocké dans la mémoire à long terme, joue effectivement un rôle essentiel dans le contrôle de l’attention. Cela remet en question un certain nombre d'idées que les scientifiques ont eu l’attention sur la façon dont fonctionne. La recherche avec la stimulation du cerveau nous donne un moyen de contrôler directement la façon dont nous apprenons rapidement, et maintenant nous pouvons voir si nous pouvons plus rapidement apprendre à contrôler l’attention avec les informations stockées dans la mémoire à long terme.
NSF: Pourquoi pensez- vous que la stimulation de cette partie du cerveau a été efficace pour montrer des améliorations dans les tâches que vous avez utilisé?
GW: Nous pensons que la stimulation a été efficace parce que cette partie du cerveau est une intersection clé dans plusieurs réseaux cérébraux différents. Le cortex médial-frontal est critique pour l'apprentissage, et est relié à pratiquement toutes les autres parties du cerveau, soit directement, soit par une autre partie du cerveau. Il est donc essentiel pour l’intégration de l’information visuelle et la cartographie de cette entrée visuelle à des réponses spécifiques (par exemple, la pression d'un bouton). Cette région du cerveau a été démontrée dans les travaux antérieurs d'être particulièrement actif lorsque nous faisons une erreur. C'est, cette partie du cerveau semble détecter quand nous avons fait des erreurs. Ce genre d'activité neuronale est considéré comme essentiel pour nous permettre de corriger notre comportement et apprendre de nos erreurs. Ainsi, en stimulant cette zone du cerveau, nous avons pu renforcer cette fonction et de permettre aux gens d'apprendre plus vite et font moins d’erreurs.
NSF: Quelles sont les implications réelles du monde avec ce type de technologie?
GW: Les résultats de notre étude de recherche se joindre à un nombre croissant de travaux suggérant que la stimulation électrique non invasive peut être une technique cognitive amélioration pour les personnes souffrant de troubles psychiatriques et neurologiques. Il y a eu un certain nombre de découvertes prometteuses en utilisant des méthodes de stimulation électrique visant à réduire les déficits dans les populations de patients, tels que la dépression, la schizophrénie et le trouble d'hyperactivité avec déficit d'attention. La stimulation électrique a également avéré utile pour les patients atteints de lésions cérébrales, comme les accidents vasculaires cérébraux. En plus des options de traitement alternatives sans drogue pour les populations de patients, il y a eu des recherches montrant comment la stimulation cérébrale peut améliorer le fonctionnement chez les adultes en bonne santé dans une variété de domaines, y compris la langue, les mathématiques, la mémoire et la coordination motrice. Nous travaillons actuellement avec les cliniciens pour déterminer si le type de stimulation cérébrale, nous avons utilisé dans cette étude peut être utilisé pour aider les personnes atteintes de certains troubles mentaux. Nos résultats préliminaires sont prometteurs. Nous espérons que notre science fondamentale se traduira rapidement par des traitements qui peuvent aider les gens et avoir un large impact positif sur la société.
NSF: Quel genre de tâches serait probablement bénéficier du type de stimulation que vous avez utilisé dans cette étude?
GW: Le jury est toujours sur la façon large ces effets pourraient être. De toute évidence, nous avons constaté des améliorations dans l'apprentissage de la façon de réagir à des stimuli avec des commandes motrices complexes. Par exemple, nous pourrions prédire que les gens puissent plus rapidement apprendre à contrôler les véhicules, le type, fonctionner dans des environnements virtuels, peut - être acquérir les habiletés motrices fines, tels que requis dans la chirurgie. Des expériences en laboratoire, et d’autres laboratoires, cherchent à savoir si nous pouvons accélérer l'apprentissage de la matière plus généralement. Je suis sûr que tous les étudiants de premier cycle aimerait savoir si elles pouvaient utiliser ce type de stimulation et d’apprendre leur manuel plus rapidement. Ces expériences sont actuellement en cours. Il y a des raisons de croire que la stimulation du cortex médial-frontal ne serait pas très efficace dans la stimulation de ce type d'apprentissage, mais nous pouvons être en mesure de trouver une partie du cerveau qui pourrait aider ce type d'apprentissage, aussi.
Il n'y a pas d'effets secondaires connus de la stimulation de courant utilisé dans ce chapeau de pensée. Cependant, nous voulons être prudents quant à son utilisation. Existent études sur l'utilisation à long terme pas encore, et notre domaine doit encore vérifier qu'il n'y a pas de risques potentiels pour les personnes qui cherchent à utiliser cette technologie pour stimuler leur apprentissage régulièrement.
