脳の学習能力を活性化する方法

音楽には音階がある。柔術にはドリルがある。ほとんどの人はそれを単に練習と呼ぶ。どんな呼び方をするにせよ、偉大さ、いや単なる有能さでさえ、熟達をはるかに超えたスキルの訓練が必要だと多くの人が信じている。それは、すべてのショットを完璧に決めた後でもフリースローの練習を続けること。ミスをしていないのに、同じ曲をもう一度演奏すること。科学者は、上達の限界を超えたこの訓練を「過剰学習」と呼ぶ。そして、Nature Neuroscience の最近の研究では、訓練を「固定」する脳内の化学物質を変えることでパフォーマンスが向上する可能性があることが示唆されている。

過剰学習が新しいスキルを習得する能力にどのような影響を与えるかを理解するために、研究者は2つのグループに一連の視覚認識学習演習（基本的にはガボールパッチと呼ばれる画面上の線の方向を定める演習）を実施しました。

最初のグループの学習者は、上達が止まるとすぐに練習をやめました。これは通常、8 回目のトレーニング ブロックあたりで起こりました。その後、30 分間の休憩を取りました。休憩後、別の異なるが類似した視覚学習演習でトレーニングを行いました。翌日、事後テストを受けました。事後テストでは、被験者は 2 番目のタスク (最近学習したタスク) で良い成績を収めました。最初のタスクは失敗しました。結果は、まったくトレーニングをしていないのと同じでした。

「新しいスキルを習得した直後に訓練をやめるという通常の状況では、そのスキルに関連する脳の領域はまだ可塑性がある」と、ブラウン大学の認知・言語・心理科学教授でこの研究の著者でもある渡辺健夫氏は述べた。

脳は柔軟性があり、新しいタスクの学習に長けています。渡辺氏の研究が示唆しているのは、スキルを習得した直後にトレーニングをやめると、脳は学習準備状態のままになるということです。脳がまだ可塑性状態にある間に、2 つ目の類似タスクのトレーニングを行うと、最初のスキルが上書きされます。最初のスキルをまったく学習しなかったかのようになってしまいます。

「これは逆行干渉と呼ばれています」と渡辺氏は述べ、この問題は長年認識されてきたと指摘した。

しかし、同じ研究で、2 番目の被験者グループは「過剰学習」しました。このグループは、能力の限界を超えて、さらに 8 ブロック、合計 16 ブロックにわたって練習を続けました。前のグループと同様に、30 分間の休憩の後、2 番目のタスクのトレーニングを行い、翌日に事後テストを受けました。

過剰学習した被験者は、過剰学習しなかった被験者よりも、最初に訓練したタスクではるかに良い成績を収めました。すでに完璧に習得したタスクをわずか 20 分余分に練習するだけで、永続的な改善につながることが判明しました。利点は、2 回目の学習が最初の学習を妨げないことです。ただし、この利点にはコストが伴います。

「もう一つの理由は、2番目の課題の学習があまりうまくいかないということだ」とロバート・ゴールドストーン氏は言う。ゴールドストーン氏はインディアナ大学の心理学および脳科学の著名な教授だが、今回の研究には参加していない。

過剰学習しなかった最初のグループは、2 番目のタスクでより良い成績を収めました。しかし、両方のタスクの改善の合計は、過剰学習グループの改善を下回りました。言い換えると、過剰学習グループは最初のタスクをはるかによく学習し、2 番目のタスクを最初のグループの約半分ほどしか学習しませんでした。最初のグループは、両方のタスクのトレーニングを行いましたが、基本的に 2 番目のタスクしか学習しませんでした。

渡辺氏らが磁気共鳴分光法 (MRS) に頼った理由を理解するために、渡辺氏は同僚とともに研究を行った。脳スキャンといえば、機能的 MRI または fMRI 装置の方がよく知られている。しかし fMRI 装置は、脳内の酸素を追跡することで脳機能を計測する。脳内で活発に働いている領域は酸素を多く使用するため、脳機能と酸素使用量を結び付けることが可能である。一方、MRS 装置は、脳の神経伝達物質に含まれる炭素や窒素などの化学物質を追跡する。研究者らは、MRS 装置によって、脳内にどの神経伝達物質が存在するかを評価することができる。

研究者たちは MRS マシンを使用して、2 つの変更を加えて以前の実験を繰り返しました。まず、2 つのグループは通常の条件 (8 ブロック) または過剰学習条件 (16 ブロック) のいずれかでトレーニングしましたが、2 回目のトレーニングは行いませんでした。そして、最初のテストとトレーニングの前に、研究者たちは MRS マシンで被験者の脳をスキャンしました。研究者たちは、トレーニングの 30 分後と 3.5 時間後にも被験者の脳をスキャンしました。事後テストは 2 日目に再度実施されました。

渡辺氏が発見したのは、過学習をしなければ、脳にはグルタミン酸優位の興奮性物質が多く存在するということだ。グルタミン酸は脳を可塑性にしたり、学習能力を高めたりする化学物質である。しかし過学習はグルタミン酸の量を減らし、脳を安定させる化学物質である GABA の量を増やす。

「スキルを過剰に学習すると、脳の状態は可塑性から安定へと急速に変化します」と渡辺氏は言う。つまり、スキルを固定して上書きされないようにする時間が脳に増えるということだ。

あなたが教師で、生徒がより複雑で関連するトピックに進む前に基本的なトピックの基礎を身に付けていることを確認したい場合は、2 番目のトピックに取り組む前に最初のトピックを徹底的に学習し、後日 2 番目のトピックを再度学習することを目標にすると合理的です。

ゴールドストーン氏は、すべての卵をバスケットに入れないように注意を促しています。いくつかの研究では、過剰学習によって得られる利点はわずか 4 週間で消えてしまう可能性があることが示唆されています。過剰学習を他の学習テクニックと組み合わせる必要があるのか​​もしれません。たとえば、研究者は、学習の間隔をあけたり、トピックを混ぜたりすることも役立つことを知っています。

「私は、過剰学習が処理の流暢さを高めるという考えに賛成です。過剰学習は、より速く反応できるようにし、二重課題干渉がある場合、つまり、何か他のことをしているとき、疲れているとき、認知能力が制限されているときに反応できるようにすることができます」とゴールドストーン氏は語った。

したがって、生死に関わるプレッシャーの下で手術を行う外科医や、疲労困憊の状態でパスを成功させなければならないクォーターバックであれば、過剰学習は意味があるかもしれません。それ以外の人にとっては、過剰学習は役に立つかもしれませんが、おそらく他の学習テクニックと組み合わせて使うことになるでしょう。