Persönliche Gesundheit

Drei Möglichkeiten, wie das Studium der organischen Chemie Veränderungen des Gehirns

Akademisches lernen, ist über die Gewinnung neuer Kenntnisse und Fertigkeiten, aber erst kürzlich hat es gewesen möglich, um zu sehen, neues wissen erscheinen in einem menschlichen Gehirn.

Eine neue Studie von der Carnegie Mellon University Forscher die Verwendung von mehreren bildgebenden Modalitäten zeigt, dass das erlernen von wissenschaftlichen Informationen ergibt Veränderungen in der Struktur von Speicher-Bereichen des Gehirns, verändert sich durch die Kodierung der neuen information in diesen Speicher-bezogenen Hirnarealen, und Veränderungen in der Koordination zwischen den Netzwerk-Knoten gemeinsam enthalten neue Informationen.

„Diese neuen Erkenntnisse über die Neurowissenschaft von lernen, öffnen Sie die Möglichkeit der Information und Verbesserung der Lehr-Methoden in der Wissenschaft“, sagt Marcel Just, der D. O. Hebb-Universität Professor für Psychologie an der CMU – Dietrich College of Humanities and Social Sciences.

Für die Studie, die Einfach und ko-Autor Timothy Keller, außerordentlicher professor von Psychologie, unterrichtete college-Studenten, die nicht Chemie majors die Namen und die molekulare Struktur von neun organischen verbindungen, einschließlich ethanol, während die Schülerinnen und Schüler wurden in einem MRI-scanner.

Anhand von drei unterschiedlichen Typen von Bildgebung des Gehirns, die Forscher fanden Hinweise auf die drei Arten von Veränderungen im Gehirn, die alle auftretenden in genau der gleichen Gehirn-Lage.

Eine der Methoden gemessen wird die Bewegung von Wassermolekülen im Gehirn. Frühere histologische Untersuchungen von nagetier-Gehirnen dieser Diffusions-basierten imaging-Methode. Als die Ratten gelernt, das layout ein Labyrinth, das die Forscher entdeckt sinkt im Wasser-Molekül-Bewegung im linken hippocampus.

Bei dieser Methode wurde angewandt, um menschliche Teilnehmer lernen die Namen und die Strukturen der organischen verbindungen, es zeigte sich ein Rückgang der Wasser-Leitfähigkeit vor allem in der CA (Cornu Ammonis) Teil der linken Hemisphäre hippocampus.

Das ethanol-Molekül ist eine von neun organischen verbindungen Carnegie Mellon-Forscher gelehrt Teilnehmer der Studie. Die schwarzen Kugeln stellen Kohlenstoffatome, das rot steht für Sauerstoff und die blauen stellen Wasserstoff. Credit: Carnegie Mellon University

„Der hippocampus ist eine Hirnstruktur, die wichtig für das erlernen neuen Wissens, und das ist genau dort, wo die Wasser-Moleküle verlangsamt, was darauf hinweist, dass die Gewebe in dieser Schüler-Gehirne wurden verändert, wahrscheinlich durch synaptische Veränderungen,“ Keller sagte.

Die zweite Methode wird Gebrauch gemacht von der Tatsache, dass die einzelnen Konzepte haben eindeutige Darstellungen oder neuronalen Signaturen im Gehirn identifiziert werden kann, mit Hilfe der funktionellen MRT (fMRT). Dieser Ansatz nutzt maschinelles lernen zur Erkennung von Darstellungen, basierend auf die person, die Gehirn-aktivierungsmuster. Die Forscher verwendeten diese Methode, um zu ermitteln, welche von den neun verbindungen, die ein Teilnehmer war über das denken, basierend auf dem zugehörigen Gehirn-aktivierungsmuster. Die Forscher fanden heraus, Sie identifizieren konnte die neuronalen Signaturen von der Suche genau zu diesem Teil des hippocampus, wo das Wasser-Molekül-Bewegung, der angibt, Gewebeveränderungen stattgefunden hatte. Die zwei Arten von Veränderungen in den gleichen 1.3 kubische cm hippocampus.

Eine Dritte Art von Veränderung spiegelt die Entwicklung von Gehirn enthalten, dass die volle Gehirn Unterschrift des der organischen verbindungen. Nicht nur war der hippocampus involviert sind in diese Vertretungen, aber so wurden andere Regionen des Gehirns, vor allem eine region bekannt zur Unterstützung der Visualisierung von 3-D-Strukturen, die intraparietalen sulcus (IPS). Das Dritte Gehirn Veränderung war eine Zunahme der Synchronisation der Aktivität in derselben region des hippocampus und die IPS, die besagt, dass ein Netzwerk von Hirnarealen zeigten eine erhöhte Koordination, um gemeinsam repräsentieren die vielfältigen Facetten der Konzepte.

Diese drei verschiedenen Arten von Maßnahmen—MR (Magnetic Resonance)-diffusion Maßnahmen der Leitfähigkeit ändern, fMRT misst die Lage des neu erworbenen Konzepte und fMRI-basierte Maßnahmen der Synchronisation—zeigte Anzeichen von mikrostrukturellen, Informations-und Netzwerk ändern Sie in der linken hippocampus beim lernen von den organischen verbindungen.

Die Ergebnisse halten Versprechen für die Verbesserung der Effektivität des Lehrens und Lernens der Wissenschaft.

„Zum Beispiel, eine neue Schülerin die neuronalen Repräsentationen von einer Reihe von Schlüssel-Konzepten verglichen werden konnten mit denen eines erfolgreichen fortgeschrittene Schüler, um zu bestimmen, ob die neuronale ähnlichkeit zu einem Experten ist eine genaue Vorhersage der akademischen Beherrschung der Konzepte,“ Gerade sagte.