Warum nimmt die Neuroplastizität bei Erwachsenen ab?

Obwohl erwachsene Gehirne formbar sind und sogar eine begrenzte Neurogenese durchlaufen, ist das Ausmaß der Neuroplastizität viel geringer als bei Kindern. Dies zeigt sich am deutlichsten beim Spracherwerb und bei der Genesung nach einem Hirntrauma.

Gibt es formale Modelle (rechnerisch oder mathematisch), die erklären, warum unsere Gehirne mit zunehmendem Alter so drastisch an Plastizität verlieren?

Wenn uns ein hochgradig formbares Gehirn dabei helfen soll, sich an eine sich ständig verändernde Umgebung anzupassen und damit umzugehen, dann würde man naiv erwarten, dass es vorteilhaft ist, ein ganzes Leben lang ein formbares Gehirn zu behalten.


Hintergrund aus der kritischen Phase des Spracherwerbs

Dies ist ein Beispiel für formale Modelle, mit denen ich bereits vertraut bin und die eine verwandte Frage beantworten (kritische Phase im Spracherwerb). Ich bin an Antworten in diesem Sinne interessiert, aber das kann nicht nur den Spracherwerb ansprechen, sondern die allgemeine Abnahme der Neuroplastizität.

Für die kritische Phase des Spracherwerbs gibt es evolutionäre Modelle von Hurford (1991) und Komarova & Nowak (2001). Keines der Modelle lässt sich jedoch leicht auf den Fall der Neuralplastizität verallgemeinern.

Das Modell von Hurford verwendet neutrale Drift, um die Obergrenze der kritischen Periode des Spracherwerbs zu erklären, da die Notwendigkeit des Erwerbs einer Zweitsprache im Leben weitgehend unnötig ist. Die Notwendigkeit, sich an Ihre Umgebung anzupassen, ist jedoch während des gesamten Lebens erforderlich, sodass die Plastizität nicht unter neutraler Drift stehen sollte.

Im Fall von Komarova & Nowak ist die Obergrenze auf einen Kompromiss zwischen den Lernkosten (Verringern der kritischen Periode) und der Wichtigkeit des genauen Erlernens einer Sprache (Verlängern der kritischen Periode) zurückzuführen. Dies gleicht sich aus und ermöglicht ein ESS aufgrund sinkender Erträge: Sobald Sie eine Sprache ziemlich gut gelernt haben, wird es teurer, in weiteres Lernen zu investieren als die Erträge aus besserem Lernen. Die Anpassung an ein sich ständig änderndes Umfeld ist jedoch keine statische Aufgabe, und daher ist nicht klar, warum Ihre Rendite sinken würde. Außerdem ist nicht klar, warum das Aufrechterhalten einer hohen Plastizität kostspieliger ist als das Aufrechterhalten einer niedrigeren Plastizität.

Anmerkungen

  • Dies ist eine Frage des Warum , nicht des Wie . Obwohl es sehr interessant ist zu wissen, wie die Plastizität des erwachsenen Gehirns abnimmt, interessiert mich bei dieser Frage, warum dies gegenüber der hypothetischen Alternative „so formbar wie ein Baby“ der Fall ist.

  • Sowohl Hurford (1991) als auch Komarova & Nowak (2001) liefern formale Evolutionsmodelle, die ich nicht im Detail beschreibe. Ich interessiere mich für solche formalen Modelle, obwohl sie nicht evolutionär sein müssen. Eine Antwort auf der Ebene der Rhetorik (insbesondere wenn es sich um evolutionäre Rhetorik handelt) ist für mich bei weitem nicht so interessant wie ein formales Modell.

  • Hurford (1991) und Komarova & Nowak (2001) sind als Beispiele für Arbeiten gedacht, die die möglicherweise einfachere Frage nach der kritischen Phase des Spracherwerbs beantworten. Ich interessiere mich für die allgemeinere Frage der Abnahme der Neuroplastizität.

Verweise

Hurford, JR (1991). Die Entwicklung der kritischen Periode für den Spracherwerb. Erkenntnis, 40, 159-201. KOSTENLOSES PDF

Komarova, NL & Nowak, MA (2001). Natürliche Selektion der kritischen Zeit für den Spracherwerb. Proz. R. Soc. London. B, 268(1472), 1189-1196. KOSTENLOSES PDF

Ich vermute, dass ein großer Teil des praktischen „Warums“ darin besteht, dass eine Weiterentwicklung als Erwachsener viel weniger erforderlich ist. Erhöhte Neuroplastizität hilft im seltenen Fall eines Hirntraumas, ist aber wahrscheinlich die zusätzlichen Kosten der Neuroplastizität nicht wert. Denken Sie daran, dass es bei Neuroplastizität um mehr geht als um das Erlernen von Sprache.
@BenBrocka Ja, Neuroplastizität ist mehr als das Erlernen von Sprachen. Wenn nicht, dann würden die beiden Beispiele aus dem Sprachenlernen, die ich gegeben habe, meine Frage beantworten. Gerade weil Neuroplastizität zu allem Lernen dazugehört, scheint die Aussage „Weiterentwicklung ist im Erwachsenenalter viel weniger nötig“ nicht offensichtlich zutreffend. Lernen ist für einen Erwachsenen immer noch wichtig, warum sollte es so viel weniger wichtig sein, dass wir den größten Teil unserer Plastizität opfern würden?
Ich habe keine spezifische Referenz dafür, aber nach dem, was ich vor einigen Jahren gelesen habe, ist der größte Teil der frühen Plastizität im Gehirn von Kindern eher das Ergebnis der Beschneidung der Fülle von neuralen Verbindungen, die bei der Geburt vorhanden sind, als der Schaffung neuer Verbindungen. Mit abnehmender Anzahl vorhandener Verbindungen würde zwangsläufig auch die Plastizität abnehmen.
@ArtemKaznatcheev Ich habe mich schon eine Weile darüber gewundert, und obwohl ich überhaupt keinen Hintergrund darin habe, ist mir eine Sache wichtig, die Beziehung zwischen Lernen und Neurogenese. Wenn die Neurogenese durch Lernen gesteigert werden kann, ist es dann nicht möglich, dass als Kinder, da alles neu für uns ist, das Lernen zu einem ständigen Prozess wird und vielleicht eine exponentielle Neurogenese verursacht? Obwohl das Erlernen einer zweiten Sprache schwierig ist, ist es bei weitem nicht so schwierig wie das Erlernen unserer ersten Sprache, von der ich annehme, dass sie einen signifikanten Unterschied in der Neurogenese verursachen würde.
Es ist schwierig, neue Neuronen und neue Verbindungen in ein Netzwerk einzubauen, ohne die Konfiguration des ursprünglichen Netzwerks zu stören. Je mehr Jahre damit verbracht wurden, die Konfiguration der Verbindungen in einem Gehirn zu optimieren, desto höher sind die Kosten für die Störung dieser Konfiguration.

Antworten (2)

Ein weiterer Grund für die verminderte Plastizität bei Erwachsenen ist, dass das Lernen von etwas anderem bei vorhandener Wissensstruktur schwieriger ist als das Lernen von einem "leeren Blatt". In gewissem Sinne werden Sie beispielsweise durch die bekannte Sprache gestört. Eine Person, die dieses Argument rechnerisch entwickelt hat, ist Jay McClelland im Zusammenhang mit japanischen Muttersprachlern, die die englische /r/-/l/-Unterscheidung lernen (z. B. McCandliss et al., 2002 ), obwohl ich denke, dass das Prinzip allgemeiner gelten könnte.

Die Idee ist, dass "reduzierte Plastizität" nur eine Folge von Eingriffen durch das etablierte Wissen und nicht eine grundlegende Änderung der Plastizität ist. Ein Teil des Arguments ist, dass Sie nur dann eine verringerte Plastizität sehen, wenn es einen Konflikt zwischen (zum Beispiel) Erstsprache und Zweitsprache gibt; Aspekte der Zweitsprache, die zur Erstsprache passen, werden sehr schnell erlernt.

das ist interessant. Wenn jedoch das Lernen etwas SCHWIERIGER wird, wenn Sie bereits über Wissen verfügen, warum sollten Sie die Plastizität REDUZIEREN? Wäre es nicht doppelt so schwierig. Ich halte diesen Ansatz jedoch für erfolgsversprechend.
Auch der Kommentar „etwas anderes lernen bei vorhandener Wissensstruktur ist schwieriger als von einem „leeren Blatt“ zu lernen“ ist offensichtlich nicht richtig. Da muss man sich schon schwer tun mit dem, was man unter „anders“ versteht eine andere Sprache lernen Was ist mit dem Inhalt dieser Frage ?
Die Idee ist, dass "reduzierte Plastizität" nur eine Folge der Störung durch das etablierte Wissen und nicht eine grundlegende Änderung der Plastizität ist. Ein Teil des Arguments (und ich denke, das spricht für den zweiten Punkt von @ArtemKaznatcheev) ist, dass Sie nur dann eine reduzierte Plastizität sehen, wenn es einen Konflikt zwischen der (zum Beispiel) ersten Sprache und der zweiten Sprache gibt; Aspekte der Zweitsprache, die zur Erstsprache passen, werden sehr schnell erlernt.
@DanM. Danke für die Erklärung. Es wäre großartig, wenn Sie es in Ihrer Antwort bearbeiten könnten, um es klarer zu machen. Auch Ihr Beispiel "Aspekte der Zweitsprache, die der Erstsprache entsprechen, werden sehr schnell gelernt" wäre für diese ling.SE-Frage sehr interessant

Was Sie meinen, ist, dass Sie wollen, dass die existentialistische Angst eines Teenagers ein Leben lang anhält? Die Neuroplastizität jüngerer Kinder hat ihren Preis, der darin besteht, seinen Platz in der Welt nicht wirklich zu kennen, weil sich das Weltmodell, das Sie aufbauen, ständig ändert. Wenn Sie ein Weltmodell allgemein etablieren, können Sie im Leben weitermachen und mehr tun.

Wenn wir das gleiche Niveau an Neuroplastizität lebenslang beibehalten würden, würden wir nie wirklich viel tun, weil wir nie ein klares Modell des Lebens hätten, auf dem wir aufbauen könnten. Das Ergebnis der Formung und Strukturierung des Gehirns eines jungen Menschen ist es, etwas zu produzieren, das für den Rest seines Lebens geeignet ist. Die Flexibilität ist wichtig, weil ihre genaue Situation unterschiedliche Anpassungen an andere Menschen erfordern kann.

Das eigentliche Problem ist, dass sich selbst vor 100 Jahren, als eine Person für das Leben angepasst war, ihre Welt im Laufe ihres Lebens nicht wesentlich veränderte. Heute ist das nicht mehr der Fall (Alvin Tofler, Future Shock, ist ein Klassiker, der dies erklärt). Aber die Plastizität länger beizubehalten, würde die Situation wahrscheinlich eher verschlimmern, nicht verbessern, da die einflussreichen 20-Jährigen eine Welt um ihre eigene sich ständig ändernde Perspektive herum aufgebaut haben.

das ist eine nette idee. Aber ich bitte ausdrücklich um formelle Modelle. Könnten Sie zumindest einige Ihrer Behauptungen begründen?
@Artem - ja, das akzeptiere ich, ich habe wirklich versucht, Ihre Behauptung in Frage zu stellen, dass Neuroplastizität gut für das Leben wäre. Ich werde versuchen, einige Hintergründe für diese Behauptungen zu finden.