与成年人相比,孩子们学习速度很快,他们正在发育的大脑以令人难以置信的速度吸收信息。不知何故,他们的神经元不仅更容易吸收新知识,而且即使在新体验不断涌现的情况下,它们也能牢牢地抓住它。
现在,来自德国雷根斯堡大学和美国布朗大学的神经科学家团队可能已经发现了年轻大脑如此高效的原因。
这一切都归因于一种名为 GABA(γ-氨基丁酸)的大脑化学物质,它会在儿童学习期间和学习后激增,将他们年幼的大脑变成“超级海绵”。
“人们通常认为儿童比成人学习效率更高,尽管这一假设的科学支持充其量也很薄弱,”说该研究的合著者 Takeo Watanabe 是布朗大学的认知心理学家。
为了寻找所涉及的大脑机制,研究小组使用了一种称为功能性MRS(fMRS)的先进神经成像技术来间接测量儿童在视觉学习活动期间视觉皮层中GABA的浓度,以了解其与成人有何不同。
对 55 名 8 至 11 岁的儿童和 56 名 18 至 35 岁的成年人进行了测量,涵盖三个不同的时期:视觉学习任务开始前、学习过程中和活动结束后。
结果表明,成人的 GABA 水平在整个实验过程中保持一致。与此同时,儿童的 GABA 水平更具冒险性。
“我们发现儿童体内的 GABA 含量迅速增加,这与学习有关,”说渡边。不仅在学习期间,高水平的 GABA 也持续到学习后时期。
这是一个具有启发性的发现,渡边说。
GABA 是大脑中的一种化学信使,在学习新信息的过程中发挥着重要作用。它还在稳定方面发挥着关键作用,这是学习后的“冷静期”,脆弱的新神经网络得到巩固,信息成功存储。
但是,如果在冷静期内学到了一些新东西,就会出现一种称为“逆行干扰”的现象,以前学到的信息会被覆盖或破坏——它会从我们的大脑中溜走。
可以将其想象为将馅饼从烤箱中取出后让它冷却。静置后,馅料中的淀粉有机会凝固成凝胶,从而将所有东西整齐地固定到位。然而,如果你在冷却期间切馅饼,滚烫的馅料就会流淌并溢出。
随着对机上儿童 GABA 水平的新了解,研究小组随后进行了行为实验,看看这是否能让视觉学习更快地稳定下来。他们的发现令人惊讶。
成年人需要一个小时的“冷静期”才能稳定下来。然而,孩子们能够在 10 分钟内再次学习,而不会覆盖他们之前学过的内容。换句话说,由于 GABA 水平较高,他们的馅饼凝固得更快。
研究人员表示:“我们发现,儿童在训练结束后的几分钟内确实出现了对逆行干扰的恢复能力,从而达到了稳定,而成人的学习在训练后至少一小时内处于脆弱状态。”写道在他们的论文中。
“儿童学习的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,”解释心理学家和认知神经科学家塞巴斯蒂安·弗兰克(Sebastian Frank)是该研究的合著者,目前在德国雷根斯堡大学工作。
研究人员还发现,连续的学习似乎会进一步提高儿童的 GABA 浓度,从而更快地稳定之前的学习。
“因此,我们的结果表明 GABA 是提高儿童学习效率的关键因素,”说坦率。
虽然应该指出的是,这项研究是在视觉学习中进行的,但渡边相信这些发现可以推广到涉及记忆的其他类型的学习。
令人兴奋的是,这些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年人大脑中 GABA 的含量,”Watanabe说。 “这是一种可能的应用。”
这项研究发表于现代生物学。