Почему нейропластичность снижается у взрослых?

Хотя мозг взрослых податлив и даже подвергается ограниченному нейрогенезу, степень нейропластичности намного ниже, чем у детей. Это наиболее очевидно при овладении языком и восстановлении после мозговой травмы.

Существуют ли формальные модели (вычислительные или математические), объясняющие, почему пластичность нашего мозга с возрастом резко снижается?

Если предполагается, что очень гибкий мозг помогает нам адаптироваться и справляться с постоянно меняющейся средой, то наивно можно было бы ожидать, что поддерживать гибкий мозг на протяжении всей жизни будет выгодно.


Предыстория критического периода в овладении языком

Это пример формальных моделей, с которыми я уже знаком, которые отвечают на связанный вопрос (критический период в овладении языком). Меня интересуют ответы в этом духе, но они могут касаться не только овладения языком, но и общего снижения нейропластичности.

В случае критического периода для овладения языком существуют эволюционные модели Hurford (1991) и Komarova & Nowak (2001). Однако ни одна из моделей легко не обобщается на случай нейропластичности.

Модель Херфорда использует нейтральный дрейф для объяснения верхней границы критического периода овладения языком, потому что потребность в овладении вторым языком в жизни практически не требуется. Однако потребность приспосабливаться к окружающей среде необходима на протяжении всей жизни, поэтому пластичность не должна находиться под нейтральным дрейфом.

В случае Комаровой и Новака верхняя граница обусловлена ​​компромиссом между стоимостью обучения (уменьшение критического периода) и важностью точного изучения языка (увеличением критического периода). Это уравновешивает и позволяет использовать ESS из-за убывающей отдачи: как только вы достаточно хорошо выучили язык, становится дороже инвестировать в дальнейшее обучение, чем отдача от лучшего обучения. Однако адаптация к постоянно меняющейся среде — это не единственная статическая задача, и поэтому неясно, почему ваша отдача уменьшится. Кроме того, неясно, почему сохранение высокой пластичности обходится дороже, чем поддержание более низкой пластичности.

Примечания

  • Это вопрос почему , а не как . Хотя очень интересно узнать, как пластичность взрослого мозга снижается, в этом вопросе меня интересует, почему это происходит по сравнению с гипотетической альтернативой «сохранять гибкость, как у ребенка».

  • И Харфорд (1991), и Комарова и Новак (2001) предлагают формальные эволюционные модели, которые я не буду подробно описывать. Меня интересуют подобные формальные модели, хотя они и не обязательно должны быть эволюционными. Ответ на уровне риторики (особенно если это эволюционная риторика) мне не так интересен, как формальная модель.

  • Hurford (1991) и Komarova & Nowak (2001) рассматриваются как примеры работ, которые отвечают на потенциально более легкий вопрос о критическом периоде овладения языком. Меня интересует более общий вопрос о снижении нейропластичности.

использованная литература

Херфорд, младший (1991). Эволюция критического периода для овладения языком. Познание, 40, 159-201. БЕСПЛАТНЫЙ PDF

Комарова, Н.Л. и Новак, М.А. (2001). Естественный отбор критического периода для овладения языком. проц. Р. Соц. Лондон. Б, 268(1472), 1189-1196. БЕСПЛАТНЫЙ PDF

Я подозреваю, что большая часть практического «почему» заключается в том, что дальнейшее развитие во взрослом возрасте гораздо менее необходимо. Повышенная нейропластичность помогает в редких случаях черепно-мозговой травмы, но это, вероятно, не стоит дополнительных затрат на нейропластичность. Помните, что нейропластичность — это нечто большее, чем изучение языка.
@BenBrocka Да, нейропластичность — это нечто большее, чем изучение языков. Если бы не было, то два примера из изучения языка, которые я привел, ответили бы на мой вопрос. Именно потому, что нейропластичность является частью всего обучения, утверждение «дальнейшее развитие во взрослом возрасте гораздо менее необходимо» не кажется очевидно верным. Обучение по-прежнему важно для взрослых, так почему же оно может быть настолько менее важным, если мы пожертвуем большей частью нашей пластичности?
У меня нет конкретной ссылки на это, но из того, что я помню, читал несколько лет назад, большая часть ранней пластичности детского мозга является скорее результатом сокращения множества нейронных связей, присутствующих при рождении, чем создания новых связей. По мере уменьшения числа существующих связей пластичность также обязательно будет уменьшаться.
@ArtemKaznatcheev Я уже давно задаюсь этим вопросом, и хотя у меня вообще нет опыта в этом, одна вещь, которая показалась мне важной, — это связь между обучением и нейрогенезом. Если нейрогенез можно усилить с помощью обучения, возможно ли, что в детстве, когда все для нас ново, обучение становится постоянным процессом и, возможно, вызывает экспоненциальный нейрогенез? Хотя изучение второго языка сложно, оно далеко не так сложно, как изучение нашего первого языка, что, как я полагаю, вызовет значительную разницу в уровнях нейрогенеза.
Трудно включить в сеть новые нейроны и новые соединения, не нарушая конфигурацию исходной сети. Чем больше лет потрачено на оптимизацию конфигурации связей в мозгу, тем выше цена нарушения этой конфигурации.

Ответы (2)

Другая причина снижения пластичности у взрослых заключается в том, что научиться чему-то другому при наличии существующей структуры знаний сложнее, чем учиться с «чистого листа». В некотором смысле вы получаете помехи от известного языка (например). Одним из тех, кто развил этот аргумент с помощью вычислений, является Джей Макклелланд в контексте носителей японского языка, изучающих английское различие /r/-/l/ (например, McCandliss et al., 2002 ), хотя я думаю, что этот принцип может применяться и в более общем плане.

Идея состоит в том, что «пониженная пластичность» — это всего лишь следствие вмешательства устоявшихся знаний, а не фундаментальное изменение пластичности. Часть аргумента заключается в том, что вы видите снижение пластичности только тогда, когда существует конфликт между (например) первым языком и вторым языком; аспекты второго языка, которые соответствуют первому языку, изучаются очень быстро.

это интересно. Однако, если изучение чего-то становится БОЛЕЕ трудным, учитывая уже имеющиеся знания, зачем вам УМЕНЬШАТЬ пластичность? Разве это не усложнит задачу в два раза? Тем не менее, я думаю, что этот подход является перспективным.
Кроме того, даже комментарий «обучение чему-то другому при наличии существующей структуры знаний сложнее, чем обучение с «чистого листа» не совсем корректен. изучение второго языка по-другому?Что насчет содержания этого вопроса ?
Идея состоит в том, что «пониженная пластичность» — это всего лишь следствие вмешательства устоявшихся знаний, а не фундаментальное изменение пластичности. Часть аргумента (и я думаю, что это говорит о втором пункте @ArtemKaznatcheev) заключается в том, что вы видите снижение пластичности только тогда, когда существует конфликт между (например) первым языком и вторым языком; аспекты второго языка, которые соответствуют первому языку, изучаются очень быстро.
@ДэнМ. Спасибо за объяснение. Было бы здорово, если бы вы могли отредактировать его в своем ответе, чтобы сделать его более понятным. Кроме того, ваш пример «аспекты второго языка, которые соответствуют первому языку, изучаются очень быстро» был бы очень интересен для этого вопроса ling.SE.

Вы имеете в виду, что хотите, чтобы подростковая экзистенциальная тоска продолжалась всю жизнь? Нейропластичность младших детей имеет свою цену, которая на самом деле не знает своего места в мире, потому что модель мира, которую вы строите, постоянно меняется. Получение общей модели мира позволит вам двигаться дальше по жизни и делать больше.

Если бы мы сохранили тот же уровень нейропластичности на всю жизнь, мы бы никогда не сделали многого, потому что у нас никогда не было бы четкой модели жизни, на которой можно было бы основываться. Результатом формирования и структурирования мозга молодых людей является создание чего-то, адаптированного на всю оставшуюся жизнь. Гибкость важна, потому что их конкретная ситуация может потребовать различной адаптации к другим людям.

Настоящая проблема заключается в том, что даже 100 лет назад, когда человек был приспособлен к жизни, его мир не претерпел существенных изменений в течение его жизни. Сегодня это не так (Элвин Тофлер, Future Shock, является классическим объяснением этого). Но сохранение пластичности дольше, скорее всего, ухудшит ситуацию, а не улучшит ее, поскольку влиятельные 20-летние строили мир вокруг своей собственной постоянно меняющейся точки зрения.

это хорошая идея. Но я специально прошу формальные модели. По крайней мере, не могли бы вы получить некоторые из ваших утверждений?
@Artem - да, я согласен с этим, я действительно пытался оспорить ваше утверждение о том, что нейропластичность полезна для жизни. Я попытаюсь найти некоторые основания для этих утверждений.