孩子们以快速轻松地学习大量新信息的能力而著称。一项新的研究表明,这种快速处理ABC和123的能力背后的关键是拼写为“GABA”。
GABA是神经递质γ-氨基丁酸的缩写。在这项发表在《当代生物学》杂志上的研究中,研究人员解释了GABA在帮助儿童处理新信息并准备他们的大脑学习和存储更多信息方面的关键作用。
“我们发现与学习相关的儿童GABA迅速增加,”主要研究作者,布朗大学认知和语言科学教授Takeo Watanabe说。
渡边说,这是一个具有启示性的发现,也令人惊讶。到目前为止,还没有明确的神经科学证据来解释为什么儿童比成人学习更有效率。至少一个世纪以来,人们已经知道的是,成年人的大脑在学习新信息后需要一个冷静期。
Watanabe说,在学习新东西后不久,成年人处理信息的神经网络仍然是灵活的,或者说是“热门的”。如果需要相同或相似的神经网络来过早学习其他东西,则可以销毁最近处理的信息 - 有效地覆盖。他解释说,这种众所周知的现象被称为逆行干扰。
神经递质GABA在帮助大脑巩固新信息方面起着重要作用,Watanabe说。它“稳定”了网络,以便后续学习不会覆盖已经存在的东西,并保护知识免受逆行干扰。然而,这种GABA抑制过程在儿童中尚未完全成熟,他说。孩子们的GABA水平较低,这就是为什么他们的抑制能力和冲动控制能力比成年人弱。
因此,如果GABA是必要的,以设置大脑来学习连续的项目,而儿童的GABA比成人少,那么孩子们如何能够像渡边所说,“学习和学习,学习和学习”?
在以前的研究中,儿童GABA的浓度仅在一个时间点测量,在与学习无关的背景下。科学家们意识到,为了理解学习机制,他们需要研究GABA的浓度如何与不同的学习阶段相关。
在这项研究中,包括渡边和塞巴斯蒂安·弗兰克在内的研究人员采取了不同的方法,后者是渡边实验室的博士后研究员,现在领导德国雷根斯堡大学的一个独立研究小组。
使用一种称为功能性MRS的先进成像技术,他们在学习课程之前,期间和之后测量了早期视觉皮质区域中GABA的浓度。然后,他们比较了儿童(8至11岁)和成人(18至35岁)之间的浓度。
他们发现,在学习开始之前,儿童GABA的总量确实比成人小,渡边说。然而,研究人员发现,儿童在第二轮学习中表现出GABA浓度的快速提高,而成人GABA浓度没有变化。
“连续的学习课程似乎增加了儿童GABA的浓度,使刚刚发生的学习迅速稳定下来,”弗兰克说。
在随后的行为实验中,研究人员发现,儿童在课程结束后几分钟内确实发生了对逆行干扰的恢复力,因此稳定。另一方面,成年人在会议结束后至少一个小时内仍处于研究人员所谓的更脆弱的学习状态。
研究人员总结说,实验结果表明,与成人相比,儿童表现出更动态的GABA相关抑制处理,比成人更快地适应稳定学习。
“儿童学习的这种快速稳定使他们能够在给定的时间内学习更多的项目,并使儿童的学习比成人更有效率,”弗兰克说。
虽然实验的重点是视觉学习,但渡边说,这些发现可以推广到其他类型的涉及记忆的学习。他说,同样令人兴奋的是,关于儿童学习的发现可以用来帮助成年人更有效地学习。
“例如,可以开发一种新技术或疗法来增加成人大脑中GABA的含量,”渡边说。“这是一种可能的应用。”