Tworzenie mentalnych map zmienia strukturę mózgu

| Psychologia
kimba (kimba Howard), CC

Uczenie się tras (tworzenie map mentalnych) zmienia tkankę hipokampa i poprawia jego komunikację z innymi strukturami mózgu biorącymi udział w nawigacji przestrzennej.

Piętnaście lat temu przeprowadzono badania, z których wynikało, że londyńscy taksówkarze mają większe hipokampy. Nie było jednak wiadomo, czy większy hipokamp to skutek bycia taksówkarzem, czy też raczej tylko osoby z dużymi hipokampami mogą zostać taksówkarzami.

W najnowszym studium Tim Keller i Marcel Just z Carnegie Mellon University wykazali jednak, że uczenie się szczegółowych danych nawigacyjnych zmienia hipokamp. Panowie zademonstrowali, że krótki trening zmienia jego tkankę i poprawia komunikację z innymi rejonami mózgu związanymi z nawigacją.

Hipokamp od dawna był wiązany z uczeniem przestrzennym, ale dopiero ostatnio możliwe stało się mierzenie zmian zachodzących w ludzkiej tkance mózgu podczas modyfikowania synaps w wyniku uczenia. Nasze ustalenia prowadzą do lepszego zrozumienia przyczyn zmian w hipokampie oraz ich znaczenia dla komunikacji sieci obszarów biorących udział w uczeniu i tworzeniu map mentalnych otaczającego świata - podkreśla Keller.

Amerykanie zebrali grupę 28 młodych dorosłych, którzy nie mieli wielu doświadczeń z grami akcji. Ochotnicy grali przez 45 min na symulatorze samochodu. Jedna grupa 20-krotnie ćwiczyła manewrowanie na tej samej trasie, a grupa kontrolna pokonywała 20 różnych tras. Przed i po każdej sesji treningowej mózg uczestników eksperymentu badano za pomocą obrazowania dyfuzji rezonansu magnetycznego (ang. diffusion-weighted imaging, DWI) i funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI).

Okazało się, że w grupie, która w kółko ćwiczyła tę samą trasę, prędkość ukończenia zadania wzrosła bardziej niż w grupie kontrolnej, co oznacza, że ochotnicy nauczyli się czegoś o właściwościach przestrzennych wirtualnego środowiska. W grupie eksperymentalnej poprawiła się także zdolność do porządkowania sekwencji losowych "zdjęć" zrobionych wzdłuż trasy i rysowania map 2D trasy.

Tylko w tej grupie zaszły strukturalne zmiany w części formacji hipokampa kluczowej dla uczenia przestrzennego - w lewym tylnym zakręcie zębatym. Zaobserwowano także zwiększenie synchronizacji aktywności (połączeń funkcjonalnych) między tym rejonem a innymi obszarami istotnymi dla uczenia przestrzennego. Co ważne, ilość zmian strukturalnych bezpośrednio przekładała się na poprawę wyników w jeździe na symulatorze.

Nową rzeczą jest ustalenie, że mikroskopijnym zmianom w budowie hipokampa towarzyszą szybkie zmiany jego komunikowania z resztą mózgu. Teraz wiemy, przynajmniej dla tego rodzaju uczenia przestrzennego, jaki rejon zmienia swoją strukturę i jak się to ma do komunikacji z pozostałą częścią mózgu - podsumowuje Just.

hipokamp uczenie przestrzenne nawigacja zmiana budowa zakręt zębaty Tim Keller Marcel Just