学習と記憶の概要

An Introduction to Learning and Memory
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An Introduction to Learning and Memory

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10:06 min
April 30, 2023

Overview

学習は、新しい情報の取得プロセスとメモリが保存またはその情報のストレージ。非連想配列および連想学習や長期および短期のメモリなどのメモリの種類などの学習の種類は、人間の行動に関連付けられています。これらのコンポーネントの詳細を勉強して行動科学をこれらの 2 つの複雑な現象の背後にある神経のメカニズムを理解に役立ちます。

学習・記憶のゼウスの概要は、一般的な用語とこの分野の概念の概要を紹介します。その後、行動科学者および恐怖条件付けと fMRI など著名なツールでキーの質問を説明します。 最後に、老化、外傷性の記憶の撲滅と学習を即興を扱う実際の実験を紹介します。

Procedure

学習と記憶は、有意義な方法で世界と対話する当社の能力に基本的な 2 つの密接に関連認知機能です。学習は、世界に関する新しい情報を取得するプロセスです。メモリは、保存または一連の数字のようなそのような情報のストレージです。

このビデオ学習およびメモリの概念の概要を提示、キーの質問はこの分野の科学者を紹介、いくつかの重要な方法について説明します、最後にこれらの分野で実際の実験を説明します。

まず学習と記憶のさまざまな種類を区別する概念のいくつかを探索してみましょう。

研究は、2 つの主なクラス分け学習することができますを示しています。まず、単一または繰り返された露出からの刺激に関するプロパティの学んだところ連想学習があります。通常学習のこのタイプ、2 つのフォームのいずれかであります。

最初のフォーム、慣れ、刺激に対する反応が減少したり、繰り返しのプレゼンテーションの後に軽減するときは。この例では、マウスはそれに多くの時間を聞いた後に騒音減少応答を表わします。

感作性, と呼ばれる、2 番目のフォームは、さまざまな刺激に対する反応の亢進を有害、または強烈な刺激の後です。この例では、マウスはまた大声で、有害な音にさらされている、ソフトより快適な音への応答でびっくりであり続けます。それはすべての音が快適ではない場合のようになった。

学習の 2 番目の主要なクラスは連合学習、中に 2 つの刺激、または動作と刺激間協会が設立。

最初のフォームは、オペラント条件づけ刺激動作の関連付けを変更するのに補強と罰を使用します。この例では鳩は褒美の餌に緑の刺激が表示されるときに右側にボックスをつつくことを学んだ。つまり、正しいつつく動作は積極的に補強されています。

2 番目のフォーム、古典的条件付けまたはエアコン、「パブロフ」は中立的な刺激、音、など、型にはまった行動を生成する、ショックのような強烈な刺激とペアになって、です。この例では、マウスは、ジャンプ マウスになる強烈なショックの刺激に中立的な刺激、大きな音を関連付ける学習します。

エアコン後、マウスは停止動きや衝撃を見越しての凍結によって単独で中立的なトーンの刺激に応答します。このグラフの黒い線をトーン衝撃のペアリングを完備マウス凍結後だけトーンを聞いたマウスよりトーンだけに露出されたときよりを示しています。

メモリの研究も 2 種類に分けることができますを示しています。スクラッチのよう短い用語、または作業メモリ、作品パッドの場所については、学習などの数字の配列に保持タスクのような暗唱番号を実行するのに十分な長さ- され、破棄されます。

長期記憶は、日、週、または一生の情報を格納するためです。長期記憶の 1 つのサブタイプは、明示的または宣言メモリです。これらの思い出は、当事者、または対象に関する固有の知識を学んだの意味記憶のような特定のイベントのいずれかのエピソード記憶をすることができます意識の思い出です。

2 番目のサブタイプは、無意識のうちに表現される暗黙的または手続き型記憶です。例は、平均台の分散など難しい動きの運動記憶になります。

学習およびメモリの概念のいくつかについては、今、行動科学者からの科学的なキーいくつか質問を調べてみましょう。

一部の科学者は、学習と記憶の環境影響に興味があります。科学者たちは、感情が学習とメモリのパフォーマンスにどのような影響を与えるかを求めることができます。感情的なイメージより中立的な画像も記憶に示されています。科学者はまたかどうかは覚えて、睡眠を求めることができます。この研究では、トレーニング後に寝て参加者は赤と灰色の線の違いで示すように、寝ていない、それらよりも覚えるが優れていた。

他の研究者は、記憶・学習の機能および分子メカニズムを決定する際に興味を持っています。どのような脳の領域がアクティブになっている特定の学習および記憶課題の中に黄色で表示を求めることができると、領域間の関係。

一部の研究者は、齧歯動物、鳥、ハエなど他の動物における記憶・学習を研究します。動物を研究することによって神経活動と特定の分子の関与のような人間の学習・記憶形成を制御する生理学的なプロセスに洞察力です。

学習・記憶の研究の 1 つの重要な質問は、私たちの年齢として発生した変更を把握することです。メモリ パフォーマンスをよく知られている、年齢とともに減少する保持。このため、科学者は高齢者の学習と記憶に及ぼす影響を軽減する方法を明らかにするため積極的に取り組んでいます。

今、いくつかの学習と記憶について質問キーの感触を持って、行動科学者によって使用される著名な手法のいくつかを見てみましょう。

学習・記憶、人間および齧歯動物を調査するために使用多くの行動テストがあります。古典的条件づけを研究するために使用する 1 つの人気のあるテストは、どこで、ここに示す例では、マウスはフット ショックにサウンドを関連付ける学習エアコン、恐怖です。

水または、トラック上の迷路は、オペラントの調節および空間記憶を研究する広範囲に使用されます。ここで、ラットはキューによって迷路の中で適切な場所に移動になった。

短期記憶やワーキング メモリは、対象は現在のイメージの n 画像が以前登場したかどうかを示します N-バック課題と呼ばれるものを使用して評価できます。多くの画像の繰り返し間隔、覚えるは難しく。

行動科学者は、学習と記憶を可能にする脳のメカニズムに興味を持っています。

今日さまざまな神経機構を調査する非侵襲的な方法が存在します。機能的磁気共鳴イメージング、または fMRI, トラックは、脳の活動のためのプロキシとして酸素濃度を血液します。や脳磁図、脳の電気的活動によって作り出される磁界変化を記録によって脳の活動をマップします。

学習・記憶課題における脳活動を評価するために行動科学者によって使用される別の方法は、脳波、脳波、脳の電気的活動を監視、頭蓋骨に電極を使用します。

学習・記憶の研究に使用される顕著な方法のための感じがあるので、いくつかの実際の実験を見てみましょう。

調査の 1 つの領域は、効果と学習・記憶の高齢化の可能な治療法を把握することです。この調査では、一部の科学者はさまざまな年齢のマウスの迷路の中でルート学習タスクを使用します。迷路を完了するルートと時間が記録されます。結果は、黒いバーで表される、古いマウスが倍近く若いマウスより迷路を通して正しいルートを学ぶ日々 を取ったことを示します。

探査の 2 番目の領域は、特に外傷性記憶、思い出の操作または形成されている消去できるかどうかを参照してくださいすることです。1 つは、メモリの減少または消去、イベント後の重要な期間があるかどうかを調査することです。本研究では科目恐怖条件付けと呼ばれるもので指に軽度の衝撃特定色付きの正方形を関連付けることを学ぶ。次に、新しいショック関連色の安全な思い出を作成する様々 な抑制学習プロトコルを使用します。恐怖記憶を消滅することができますし、安全な思い出が恐怖のエアコン後、10 分を作成された場合、結果はことを示します。

調査の第三の分野は、学習をより効率的にするためです。最近では、学習と脳波脳活動と共に記憶を調査するビデオゲームの技術を使用されています。ゲームの異なる時点での被験者の脳の活動は、学習と記憶をゲームプレイ中に実装する方法に洞察力を分析できます。

ちょうど学習およびメモリにゼウスの導入を見た。我々 は学習の概念の概要を提示とメモリ、導入されたキーの質問はこの分野の科学者が著名な手法の一部を説明および最後に、これらのフィールドのアプリケーションを説明しました。見てくれてありがとう!

Transcript

Learning and memory are two closely related cognitive functions that are fundamental to our ability to interact with the world in a meaningful way. Learning is the process of acquiring new information about the world. Memory is the retention or storage of such information, like a series of numbers.

This video presents a brief outline of concepts in learning and memory, introduces key questions asked by scientists in this field, describes some prominent methods, and finally discusses actual experiments in these fields.

Let’s begin by exploring some of the concepts that distinguish different types of learning and memory.

Research has shown that learning can be divided into two main classes. First, there is non-associative learning, where properties about a stimulus are learned through either single or repeated exposures. This type of learning usually takes one of two forms.

The first form, habituation, is when a response to a stimulus is decreased or lessened after repeated presentations. In this example, the mouse exhibits a diminished response to a loud noise after hearing it many times.

The second form, called sensitization, is the increased response to a wide variety of stimuli after an intense or noxious stimulus. In this example, the mouse is also exposed to a loud, noxious sound, and continues to be startled in response to soft, more pleasant sounds. It has learned to react as if all sounds are unpleasant.

The second main class of learning is associative learning, during which association between two stimuli, or a behavior and a stimulus, is established.

The first form, operant conditioning, uses reinforcement and punishment to alter the stimulus-behavior association. In this example, a pigeon has learned to peck a box to the right whenever the green stimulus is shown for a food reward. In other words, the correct pecking behavior is positively reinforced.

The second form, classical conditioning or “Pavlovian” conditioning, is when a neutral stimulus, such as a sound, is paired with an intense stimulus, like a shock, to produce a stereotyped behavior. In this example, the mouse learns to associate the neutral stimulus, a loud noise, with the intense shock stimulus, which makes the mouse jump.

After conditioning, the mouse responds to the neutral tone stimulus alone by stopping movement, or freezing, in anticipation of a shock. In this graph, the black line illustrates that mice conditioned with the tone-shock pairing freeze more when later exposed to just the tone than mice that only heard the tone.

Research into memory has also shown that it can be divided into two main types. Short term, or working memory, works like a scratch pad where information, such as a learning a sequence of numbers, is held long enough to carry out a task-like reciting the numbers-and then discarded.

Long term memory is for storing information for days, weeks, or even a lifetime. One subtype of long term memory is explicit or declarative memory. These memories are conscious recollections that can be either episodic memories of specific events, like a party, or semantic memories of specific knowledge about a subject you have learned.

The second sub-type is implicit or procedural memories that are unconsciously expressed. An example would be motor memory of a difficult motion such as balancing on a balance beam.

Now that we have reviewed some of the concepts in learning and memory, let’s examine some key scientific questions asked by behavioral scientists.

Some scientists are interested in how learning and memory are affected by one’s environment. Scientists may ask how emotions influence learning and memory performance. Emotional images have been shown to be remembered better than neutral images. Scientists may also ask if sleeping helps with remembering. In this study, participants that slept after training were better at remembering than those that did not sleep, as shown by the difference between the red and gray lines.

Other researchers are interested in determining the functional and molecular mechanisms of learning and memory. They may ask what brain regions are active, shown in yellow, during specific learning and memory tasks, and what is the relationship between the regions.

Some researchers study learning and memory in other animals such as rodents, birds, and flies. By studying animals, insight is gained into the physiological processes, like neuronal activity, and specific molecule involvement that govern learning and memory formation in humans.

One important question in learning and memory research is to figure out the changes that occur as we age. It is well known that memory performance and retention diminishes with age. For this reason, scientists are actively working to uncover ways to lessen the effects of aging on learning and memory.

Now that you have a feel for some of the key questions asked about learning and memory, let’s look at some of the prominent methods that are used by behavioral scientists.

There are many behavioral tests used to investigate learning and memory in humans, and rodents. One popular test used to study classical conditioning is fear conditioning, where, in the example shown here, a mouse learns to associate a sound with a foot shock.

Mazes, either in the water or on tracks, are used extensively to study operant conditioning and spatial memory. Here a rat has learned to move to the appropriate spot in the maze depending on the cue.

Short term memory, or working memory, can be assessed using what is called a N-back task, where the subject indicates whether or not the current image appeared n-images previously. The more images between repeats, the harder it is to remember.

Behavioral scientists are also interested in the brain mechanisms that enable learning and memory.

Today there exists a variety of non-invasive methods to investigate the neural correlates. Functional magnetic resonance imaging, or fMRI, tracks blood oxygen levels as a proxy for brain activity. Magnetoencephalography, or MEG, maps brain activity by recording changes in magnetic fields produced by the electrical activity in the brain.

Another method used by behavioral scientists to assess brain activity during learning and memory tasks is electroencephalography, or EEG, which uses electrodes on the skull to monitor electrical activity across the brain.

Now that you have a feel for the prominent methods used to study learning and memory, let’s look at some actual experiments.

One area of investigation is to figure out the effects and possible treatments of aging on learning and memory. For this investigation, some scientists use a route-learning task in a maze with mice of varying ages. The time and the routes taken to complete the maze are recorded. Results show that older mice, represented by the black bar, took nearly twice as many days to learn the correct route through the maze than the younger mice.

A second area of exploration is to see if memories, especially traumatic memories, can be manipulated or erased after they have been formed. One approach is to investigate whether there are critical time periods after an event in which the memory can be diminished or erased. In this study, subjects learn to associate a specific colored square with a mild shock to the fingers in what is called fear conditioning. Next, various inhibitory learning protocols are used to create new, safe memories of the shock-associated color. The results demonstrate that, if safe memories are created ten minutes after fear conditioning, then the fear memory can be extinguished.

A third area of investigation is to make learning more efficient. Recently, video game technology has been used to investigate learning and memory in conjunction with EEG brain activity recordings. The subject’s brain activity at different time points of the game can then be analyzed for insight on how learning and memory are implemented during gameplay.

You’ve just watched JoVE’s introduction to learning and memory. We presented a brief outline of concepts in learning and memory, introduced key questions asked by scientists in this area, described some of the prominent methods, and finally, discussed applications of these fields. Thanks for watching!