Chodzić szybko, aby się więcej nauczyć

Grupa badaczy w dziedzinie neurobiologii z uniwersytetu UCLA (University of California, Los Angeles, Stany Zjednoczone) dokonała nieoczekiwanego odkrycia, przy okazji studiowania rytmów mózgowych myszy, związanych z procesem zapamiętywania, z orientacją przestrzenną, a także bardziej generalnie, z uwagą w procesie nauczania się na poziomie hipokampu.

Odkrycie to sugeruje, ale nie wykazuje tego z całą pewnością, że te procesy są znacznie silniejsze, w momencie aktywności fizycznej, takiej jak spacer albo bieganie.

Według legendy, Arystoteles udzielał lekcji uczniom liceum w Atenach w trakcie spacerów. Takie miałoby być źródło przydomku „perypatetyków”, nadanego członkom tej słynnej szkoły filozoficznej, założonej przez najlepszego ucznia Platona.

Czy mogłoby to być możliwe, żeby Arystoteles stosował faktycznie technikę poprawiającą skuteczność jego nauczania oraz wzmacniającą jego wpływ na umysły jego uczniów, tak naprawdę nawet o tym nie wiedząc?

Możemy sobie postawić takie pytanie, jeśli bierzemy pod uwagę pewien artykuł, opublikowany ostatnio w przeglądzie Plos One przez grupę naukową amerykańskich z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles. Grupą kierował Mayank Mehta.

Zaczynając swoją karierę naukową w dziedzinie fizyki teoretycznej, a bardziej dokładnie w dziedzinie teorii superstrun, badacz ten bardzo szybko zainteresował się procesami poznawczymi mózgu ludzkiego. W ostatecznym efekcie, poświęcił się on neurobiologii i próbuje wyciągnąć na światło dzienne wszystkie tajemnice funkjonowania mózgu ludzkiego. O ile to w ogóle możliwe.

Jeśli więc nawet znamy dość dobrze podstawy fizyko-chemiczne i biofizyczne funkcjonowania jednego, indywidualnego neuronu, to jednakże jeszcze jesteśmy bardzo daleko od zrozumienia tego, co się dzieje w całym mózgu, złożonym z ponad miliarda neuronów, powiązanych ze sobą bardzo ściśle.

Niektórzy naukowcy, znajdujący się w mniejszości, tacy jak fizyk i matematyk Roger Penrose, uważają nawet, że procesy kwantowe z całą pewnością wchodzą w grę, jeśli chodzi o kwestię narodzin świadomości ludzkiej. 

Zdaniem innych, chodzi raczej o rodzaj aktywności bioelektrycznej, z całą pewnością złożonej, ale całkowicie zrozumiałej w ramach fizyki klasycznej. Dobrą metodą pozwalającą przynajmniej spróbować zrozumieć kolektywne zachowania neuronów jest więc po prostu studiowanie sygnałów elektrycznych generowanych przez różne strefy mózgu.

Niezwykłe drgania elektryczne

Mayank Mehta oraz jego koledzy zainteresowali się szczególnie pewną częścią tych sygnałów, które nazywane są falami gamma. Chodzić tutaj ma w rzeczywistości (ale kwestia ta jest ciągle dyskutowana) o podjednostkę fal związanych z rytmami mózgowymi, które nazywamy falami beta.

Fale gamma zdają się być związane bardziej szczegółowo z aktywnością hipokampu.

Ale czym są tak dokładniej te rytmy mózgowe? Chodzi tutaj o drgania elekromagnetyczne w zdefiniowanym paśmie częstotliwości, wynikające z synchronicznej aktywności elektrycznej dużej ilości neuronów mózgowych (najbardziej znane są z całą pewnością drgania elektromagnetyczne alfa).

Możemy zarejestrować te fale mózgowe dzięki EEG, i to właśnie w ten sposób można było stwierdzić, iż zmieniają się one w zależności od stanu czujności (wytężony, rozluźniony...), od stanu emocjonalnego (radosny, smutny, neutralny...), a bardziej generalnie, od wszystkich parametrów mogących wpłynąć na aktywność mózgową, wliczając w to także ataki epilepsji.

Same fale gamma zdają się być związane ze stanami sklasyfikowanymi jako aktywna świadomość, takie jak uważne przetwarzanie poznawcze (na przykład, koncentracja nad danym problemem), albo uważna percepcja (na przykład, analiza albo rozpoznanie danego zapachu).

Amplituda fal gamma ma wskazywać do jakiego stopnia dokonuje się synchronizacja grup neuronów, zdradzając zaostrzoną świadomość albo ukierunkowane przetwarzanie poznawcze.

Arystoteles stymulował hipokamp swoich uczniów?

Jeśli chodzi o hipokamp, należący do układu limbicznego, jest on strukturą mózgu ssaków, która odgrywa główną rolę w procesie zapamiętywania, uwagi oraz nawigacji przestrzennej.

Ponieważ ta ostatnia wymaga szczególnego procesu przetwarzania, kiedy prędkość przemieszczania się danego zwierzęcia rośnie, badacze zapytali się, czy jest możliwe powiązanie postaci fal gamma ze wzrostem tej prędkości, na przykład u myszy.

Mayank Mehta oraz jego koledzy zmierzyli więc i zarejestrowali te sygnały elektryczne pochodzące z setek neuronów u tych zwierząt, przy użyciu mikrowłókien dwadzieścia razy cieńszych niż włos ludzki. Blisko setka GB danych była w ten sposób zbierana każdego dnia, czyli dość, aby wypełnić słynną bibliotekę Kongresu Amerykańskiego co dwa miesiące...

Ku swemu wielkiemu zaskoczeniu, badacze w ten sposób odkryli istnienie czystej korelacji między amplitudą fal gamma w hipokampie oraz prędkością przemieszczania się myszy.

W zgodzie z logiką, mimo że żadne doświadczenia nie udowodniły tego bezpośrednio, możemy się spodziewać, iż ta zdolność zapamiętywania oraz uczenia się wzrasta w momencie kiedy chodzimy, a jeszcze bardziej kiedy biegniemy.

Jeśli, oczywiście, taki rezultat doświadczenia można przełożyć na człowieka...