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白色物质的变化让老年人学习新的视觉任务

发布时间:2018-05-16  点击数:[48]

来自布朗大学的最新研究显示,老年人可以像年轻人一样学习视觉任务,揭示当年长的受试者学习时,大脑白质的重大变化发生。 /

普罗维登斯,罗得岛州(布朗大学) - 一个普遍推测的衰老问题是,大脑变得不那么灵活 - 更少塑料 - 并且学习可能因此变得更加困难。由布朗大学研究人员领导的一项新研究与这一观点相矛盾,一项研究发现,可塑性确实发生在老年人谁学好了任务,但发生在大脑的不同部分而不是年轻人。

研究人员发现,当许多年长的受试者学习到新的视觉任务时,他们意外地发现了大脑白质的显着相关变化。白质是大脑的“布线”,或轴突,包裹在一种名为髓磷脂的材料中,可以使信号传输更有效。与此同时,年轻的学习者表现出皮层的可塑性,神经科学家期望看到它。

“我们认为皮层的可塑性越来越受到老年人的限制,”布朗大学的Fred M.种子教授,自然通讯杂志发表的研究的作者之一Takeo Watanabe说。 “但是,他们通过改变白质结构来保持至少在视觉上的学习能力。”

该研究的主要作者是东京大学Yotso Yotsooto和布朗大学张立红和台湾国立杨明大学。相应的作者是布朗大​​学认知,语言和心理科学副教授(研究)Yuka Sasaki。

发现差异

该团队的研究招募了18名年龄在65岁至80岁的志愿者和21名19至32岁的志愿者,在大约一周的时间内在实验室学习并执行抽象视觉感知任务。他们看到屏幕呈现出朝向特定方向的线条的背景纹理。有时屏幕上的一小块区域会很快显示指向该背景的两个不同方向之一的线条。受试者只需按下一个按钮,指示他们看到了一个特定方向的贴片。

个体差异较大,但年龄较大的受试者平均可能与年轻受试者平均分辨小斑块的不同质地方面取得实质性进展的可能性相同。但研究人员不仅对学习是否发生感兴趣。他们还在一周的开始和结束时使用核磁共振成像扫描了志愿者的大脑,这些成像可以指示皮层的可塑性,并使用弥散张量成像,这可以指示白质的变化。

扫描集中在负责视觉学习的大脑部分,早期视觉皮层(灰质)以及它下面的白色物质上。此外,研究人员将纹理贴片战略性地定位在主体视野的同一部分。这是为了确保视觉皮层的特定部分(和下面的白质)处理视野的该部分的信号将被训练,而其他部分则不会。

在分析扫描结果和学习成绩时,研究人员发现了几个重要的关联:

对于皮层的变化,年轻的学习者比年长的学习者显示出更多的变化。对于白质变化,年龄较大的学习者比年轻学习者显着多。在两个年龄组的志愿者中,脑部变化仅发生在与发生斑块的视野特定部分相对应的部分。

这项研究产生了另一个奇怪的发现。在更深入地研究白质变化与老年人学习成绩之间的关联时,研究人员发现他们分为两个明显不同的群体:“好学习者”和“穷学习者”。在学习得很好的群体中准确性在辨别斑块方面增加了20%以上),成员们发现白质变化与其改善学习之间存在正相关性。但是在“贫困学习者”组(改善不到20%)中,趋势是学习能力的提高随着白质变化的增加而下降。

这项研究没有解释为什么老年受试者落入一组或另一组。

结果也不能明确地解释为什么白质可塑性会使好的学习者学得好,尽管提高信号传输效率是一个假设。

但是对于许多老年人来说,了解可塑性不一定随着年龄的增长而下降,这可能是令人鼓舞的,它可能随着头发变白而转变为大脑的白质。

除了Watanabe,Sasaki,Yostumoto和Chang之外,其他作者还有威奇托州立大学的Rui Ni,加州大学河滨分校的Russell Pierce和George Andersen。

国立卫生研究院支持这项研究。

出版物:Yuko Yotsumoto等,“老年大脑中的白质比年轻大脑更容易塑形,”Nature Communications 5,文章编号:5504; DOI:10.1038 / ncomms6504

资料来源:布朗大学

图像:3D切片机/维基共享资源

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