研究有机化学的三种方法改变了大脑
学术学习是关于获得新的知识和技能,但直到最近才有可能看到人类大脑中出现新知识。
卡内基·梅隆大学(Carnegie Mellon University脑,由于这些与内存相关的大脑区域中新信息编码以及共同包含新信息的网络节点之间的协调变化而变化。
D.O. Marcel Just说:“这些关于学习神经科学的新发现开辟了有关科学方面的教学方法的可能性。”HEBB大学心理学教授Dietrich人文与社会科学学院。
在研究中,心理学兼职教授公正和合着者蒂莫西·凯勒(Timothy Keller)教授大学生他们不是化学专业的人,包括六种有机化合物的名称和分子结构,包括乙醇,而学生则在MRI扫描仪中。
研究人员使用三种不同类型的脑成像,发现了大脑中三种类型的变化的证据,它们都发生在完全相同的大脑位置。
其中一种方法测量了大脑中水分子的运动。先前对啮齿动物大脑的组织学研究使用了这种基于扩散的成像方法。当大鼠了解迷宫的布局时,研究人员发现左海马的水分子运动减少。
当将此方法应用于人类参与者学习有机化合物的名称和结构时,它发现水扩散率主要降低,主要是左半球海马的Ca(Cornu氨)部分。
“海马是一种对学习至关重要的大脑结构新知识,这正是水分子放慢的地方,表明这些学生的大脑中的组织正在变化,可能是由于突触变化所致。”凯勒说。
第二种方法利用了一个事实,即单个概念在大脑中具有独特的表示或神经特征,可以使用功能性MRI(fMRI)识别。该方法使用机器学习来根据人的大脑激活模式来检测这些表示。研究人员使用这种方法来确定参与者正在考虑的九种化合物中的哪种化合物,该化合物是根据相关的大脑激活模式来确定的。研究人员发现,他们可以通过精确地查看水分子运动表明组织变化的海马的那部分,可以鉴定神经信号。两种类型的变化发生在同一1.3立方CM海马中。
第三种变化反映了大脑网络的发展,该网络包含有机化合物的完整大脑特征。不仅海马参与了这些表示形式,而且其他也是如此大脑区域,最突出的区域已知支持3-D结构的可视化,即腔内沟(IPS)。第三个大脑变化是在海马和IP的同一区域中活动同步的增加,表明大脑区域网络显示出增加的协调性,以集体代表概念的多个方面。
这三种不同类型的措施 - MR(磁共振) - 扩散度变化的扩散度量,fMRI的fMRI衡量新获得概念的位置以及基于FMRI的同步度量 - 显示了左海马的微结构,信息性和网络变化的证据在学习有机化合物的过程中。
这些发现有望提高教学科学的有效性。
“例如,可以将一组关键概念的新学生的神经表示与成功的高级学生的神经相提并论,以确定与专家的神经相似性是否是对这些概念的学术掌握的准确预测指标。”
这项研究,“在学习结构期间,海马的微结构,信息和皮质网络水平的神经变化的衡量有机化合物,“已发表在《杂志》上大脑结构和功能。
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