Procedural learning in typical and atypical brain development  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
60806
Type NF
Principal investigator Kovács, Ilona
Title in Hungarian Procedurális tanulás normális és károsodott agyi fejlődés esetén
Title in English Procedural learning in typical and atypical brain development
Keywords in Hungarian perceptuális tanulás, mozgástanulás, fejlődési rendellenesség, agyi plaszticitás
Keywords in English perceptual learningv, motor learning, developmental disability, brain plasticity
Discipline
Psychology (Council of Humanities and Social Sciences)100 %
Panel Psychology and Education
Department or equivalent Department of Cognitive Science (Budapest University of Technology and Economics)
Participants Zimmer, Márta
Starting date 2006-02-01
Closing date 2011-01-31
Funding (in million HUF) 30.340
FTE (full time equivalent) 4.22
state closed project
Summary in Hungarian
A procedurális tanulást szeretnénk vizsgálni normális és rendellenes agyi fejlődés esetén. Újabban megerősítésre került, hogy az alvásnak mind az agy érésében, mind a felnőtt agy által való tanulásban igen komoly szerepe van.
Fejlődési rendellenességgel élők körében gyakoriak az alvási zavarok, ezek összefüggését a mentális rentardáció esetén mutatkozó tanulási nehézséggel mégsem vizsgáláták még meg.
Munkánkban a procedurális (perceptuális és motoros) tanulásra összpontosítunk, melyről korábban beigazolódott, hogy az alvás függvénye. Fejlődési zavarokkal élők (Williams ill. Down szndrómások) esetén fogjuk megvizsgálni az alvás-függő érési és tanulási folyamatokat. Először a normálisan, majd a rendellenesen fejlődők körében állítjuk fel a procedurális tanulásra való képesség fejlődési profilját.
Kutatásunk segítségével olyan konkrét tanulási zavarokat, illetve agyi mechanizmusokat tudunk felderíteni, melyek lehetőséget nyithatnak a beavatkozásra. Lehetséges kimenete a kutatásnak egy olyan szűrővizsgálat kidolgozása, mely az egészséges alvás - egészséges agy kapcsolatra épül.
Summary
Our long-term goal is to study the ability to acquire procedural knowledge in people with typical and atypical brain development. Recent discoveries confirm that sleep plays an important role in brain maturation, and contributes to memory consolidation in the adult brain. Sleep problems are frequent among children and young adults with developmental disabilities, however, the issue of linking sleep disturbances to the ability to learn in intellectual disability has hitherto never been addressed explicitly.
The proposed work concentrates on low level procedural (perceptual and motor skill) learning that has previously been shown to depend on consolidation during sleep. We will address the issue of sleep-related brain maturation and learning effects in people with developmental brain disorders, such as Williams Syndrome, and Down Syndrome. We will carry out behavioral assessment of skill learning capacities. AIM 1. is to determine the developmental learning profile in procedural learning in typically developing brains. AIM 2. is to determine the developmental learning profile in procedural learning in atypically developing brains.
Our research will help to identify deficient mechanisms of learning, and to relate those to actual consolidation mechanisms within the brain, where interventions can be taken. Based on our data, further steps can be taken to analyze the micropattern of sleep, and to investigate whether improved sleep will result in healthier brains.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Az ember rendkívül hatékony alkalmazkodó képessége nem pusztán arról szól, hogy képes megváltoztatni a környezetet saját igényei szerint, hanem arról is, hogy a környezet igen jelentős mértékben képes formálni őt. Bár az agykéreg filo- és ontogenetikus fejlődéséről meglehetősen sok ismeret halmozódott fel, nincs egyértelmű tudásunk arról, hogy miként hat a környezeti ingerlés az újszülött agyára, és arról, hogy a gének és az ingerlés kölcsönhatásában hogyan születnek meg az emberre jellemző képességek. Ez a kutatás olyan készségek vizsgálatát célozta, melyek megalapozzák a megismerést és a cselekvést. A látó- és a mozgatókéreg belső neurális kapcsolatainak fejlődését és tanulási kapacitását viselkedéses és humán elektrofiziológiai módszerekkel vizsgálva, tipikusan és rendellenesen fejlődő populációkat tanulmányozva, a munka konkluzív eredményeket hozott. Ezek közül kiemelendő a vizuális és motoros képességek fejlődési üteme között talált disszociáció; a vizuális tanulás alvásfüggő természete; az alvás specifikus EEG jegyeinek összefüggése a motoros tanulással; a perceptuális és tanulási zavarok mögött álló tényezők feltárása Williams szindrómában és szkizofréniában; a vizuális kéreg tapasztalatfüggő érése koraszülöttekben. A kutatás relevanciáját egyértelműen kiemelkedővé teszi, hogy a tanulási képességeket és az agykéreg fejlődését meghatározó tényezők a neveléstudomány és a klinikum szempontjából is hasznosíthatók.
Results in English
The unprecedented adaptability of humans goes beyond the power of shaping the surroundings: it indicates that we are sculpted by the environment as well. While there is a great deal of knowledge regarding the phylo- and ontogenetic plasticity of the neocortex, the precise nature of environmental impact on the newborn human brain, and the interplay of genes and environment in shaping human skills are still the most controversial issues of neuroscience. This project aimed to investigate basic skills underlying cognition and action. Employing behavioral and human electrophysiological techniques on typically and atypically developing populations, the research brought conclusive results with respect to the development and learning capacity of the network of intrinsic connections within the primary visual and motor cortices. Some of the outstanding results are: dissociation between the developmental timing of the visual and motor cortices; sleep-dependence of visual skill learning; correlation between specific sleep EEG features and motor learning; dissociation of structural and epigenetic factors behind perceptual and learning disability in Williams syndrome and schizophrenia; experience-dependent maturation of the visual cortex in preterm infants. These results are exceptionally relevant because the discovered rules of skill learning and cortical development might directly be applied in education and the clinical fields.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=60806
Decision
Yes





 

List of publications

  
Reiz B, Fekete-Busa R, Pongor S, Kovacs I: Closure Enhancement in a Model Network with Orientation Tuned Long-Range Connectivity, PLoS Computational Biology (közlésre beküldve), 2011
Silverstein SM, Keane BP, Barch DM, Carter CC, Gold J, KovacsI, MacDonald A, Ragland JD: Optimization of a Measure of Visual Integration For Use in Schizophrenia Treatment Research: The Jittered-Orientation Visual-Integration Task (JOVI), SCHIZOPHRENIA BULLETIN 38:(1) pp. 125-134., 2012
Bódizs R, Gombos F, Kovács I: Sleep EEG fingerprints reveal accelerated thalamocortical oscillatory dynamics in Williams syndrome., RESEARCH IN DEVELOPMENTAL DISABILITIES 33:(1) pp. 153-164. , 2012
Gervan P, Berencsi A, Kovacs I: Vision first? The development of primary visual cortical networks is more rapid than the development of primary motor networks in humans., PLOS ONE 6:(9) 9 p. Paper e25572., 2011
Gombos F, Bodizs R, Kovacs I: Atypical sleep architecture and altered EEG spectra in Williams syndrome., JOURNAL OF INTELLECTUAL DISABILITY RESEARCH 55: pp. 255-262., 2011
G Jandó, E Mikó-Baráth, K Markó, KHollódy, B Török, I Kovacs: Early onset binocularity in preterm infants reveals experience-dependent visual development in humans., PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA in press, 2012
Gerván P, Gombos F, Kovacs I: Perceptual learning in Williams Syndrome: Looking beyond averages., PLOS ONE in press, 2012
P. Gerván, I. Kovács: Two phases of offline learning in contour integration, Journal of Vision, 10:(6) 7, 2010
Gombos F, Bodizs R, Kovacs I: Atypical sleep architecture and altered EEG spectra in Williams syndrome., JOURNAL OF INTELLECTUAL DISABILITY RESEARCH, 2010
K. Markó, E. Mikó-Baráth, O. Bártfai, B. Török, I. Kovács, L. Lénárd and G. Jandó: Contrast independence of dynamic random dot correlogram evoked VEP amplitude, Journal of Vision, 9/4, 1-10, 2009
S.M. Silverstein, S. Berten, B. Essex, I. Kovacs, T. Susmaras, D. Little: An fMRI Examination of Visual Integration in Schizophrenia, Journal of Integrative Neuroscience, 8/2, 175 - 202, 2009
Kemner, C., Lamme, V.A.F., Kovacs, I., Engeland, H.: Integrity of lateral and feedbackward connections in visual processing in children with Pervasive Developmental Disorder, Neuropsychologia, 2007
Kozma-Wiebe P, Silverstein SM, Feher A, Kovacs I, Ulhaas P, Wilkniss SM: Development of a world-wide web based contour integration test., COMPUTERS IN HUMAN BEHAVIOR 22:(6) pp. 971-980., 2006
Kovacs I: Riddle of the past, puzzle for the future., In: Albertazzi L, van Tonder GJ, Vishwanath D Perception beyond Inference: The Information Content of Visual Processes. Cambridge ; Massachusetts ; London: The MIT Press, 2011
Kovács I: "Hot-Spots" and Dynamic Coordination in Gestalt Perception., In: von der Malsburg C, Phillips W A, Singer W (szerk.) Dynamic Coordination in the Brain: From Neurons to Mind. Cambridge: MIT Press, 2010. pp. 215-227. (Ernst Strüngman, 2010
Engel A, Friston K, Kelso S, Koenig P, Kovacs I, MacDonald A, Miller E, Phillips WA, Silverstein SM, Tallon-Baudry C, Triesch J, Uhlhaas P: Dynamic coordination in cognition and behavior., In: Singer W, Malsburg CVD, Phillips WA (szerk.) Dynamic Coordination in the Brain: From Molecules to Mind.. Cambridge, MA, USA: MIT Press, 2010. pp. 267-299., 2010
Gombos F, Bodizs R, Kovacs I: Alterations in sleep EEG might predict the ability to learn in a visual task in Williams Syndrome., Slow Brain Oscillations of Sleep, Resting State and Vigilance, FENS satellite event, Amsterdam, Hollandia, p. 85. Paper P3-13., 2010
Gombos F, Gervan P, Bodizs R, Kovacs I: Sleep architecture, EEG spectra and periodic leg movements in adolescents and young adults with Williams Syndrome., European Science Foundation Research Conferences, Gene expression to neurobiology and behaviour: Human brain development and developmental disorders, Sant Feliu de Guixol, 2009
Gerván P, Madrász T, Kovács I: Dissociating structural abnormalities and epigenetic factors in WS individuals., European Science Foundation Research Conferences, Gene expression to neurobiology and behaviour: Human brain development and developmental disorders, Sant Feliu de Guixol, 2009
Bodizs R, Gombos F, Kovacs I: Alvás és tanulás Williams szindrómában: az EEG spektrum neurokognitív vonatkozásai., XV. Látás Szimpózium, Szeged, 2009
Bódizs R, Gombos F, Kovács I: Sleep in Williams Syndrome: from aperiodic leg movements to architectural, EEG spectral and spindling peculiarities, SLEEP MEDICINE 10:(Supplement 2) pp. S48-S49, 2009
Andrea Berencsi, Ilona Kovacs: Motor learning in Williams syndrome and in typically developing children and young adults, European Science Foundation Research Conferences, Gene expression to neurobiology and behaviour: Human brain development and developmental disorders, Sant Feliu de Guixol, 2009
Gerván P, Berencsi A, Madrász T, Kovács I: A procedurális tanulás sajátosságai Williams Szindrómában., MPT XIX. Nagygyűlése, Pécs, 2010
I Kovacs: Interrelations among stimuli, neuronal correlates, visual appearances., Qualities in Perception Science Explanatory Workshop European Science Foundation. Rovereto, Italy., 2009
D Sagi, I Kovacs, M Racsmany: Perceptual Learning., LEARNING & PERCEPTION 1:(1) pp. 1-2., 2009
Silverstein SM, Keane BP, Barch D, Carter C, Gold J, Kovacs I, Mac Donald III A, Regland D, Strauss M: Spatial Range of Contour Integration in Schizophrenia., Vision Sciences Society Annual Meeting. Naples, USA, 2011
Bodizs R, Gombos F, Kovacs I: Evidence for the acceleration of thalamocortical oscillatory dynamics in Williams syndrome: lessons from the EEG fingerprints of NREM sleep., Frontiers in Neuroscience: IBRO International Workshop, 2010
Gervan P, Berencsi A, Madarasz T, Kovacs I: Development and plasticity of primary visual and motor function in humans., Learning & Perception; II. Supplement 1, 2010
Gombos F, Gervan P, Bodizs R, Kovacs I: Sleep macrostructure, NREM sleep EEG spectra and their correlations with perceptual learning in WS., Learning & Perception; II. Supplement 1, 2010
Kovacs I: Sleep, the Achilles' heel of brain development?, Learning & Perception; II. Supplement 1, 2010
Silverstein SM, Barch D, Carter C, Dakin S, Gold J, Kovacs I, Luck S, MacDonald A, Ragland JD, Ranganath C, Strauss M: Translational Development and Psychometric Comparison of Two Visual Integration Tasks., BIOLOGICAL PSYCHIATRY, 67, 111S, 2010
Patricia Gerván, Ilona Kovács: Sleep dependent learning in contour integration, Journal of Vision, 7/9, article 48, 2007
Silverstein, S. M., Hatashita-Wong, M. H., Schenkel. L. S., Kovács, I. , Feher, A., Smith, T. E., Goicochea, C., & Uhlhaas, P.: Reduced top-down influences in contour detection in schizophrenia, Cognitive Neuropsychiatry, 11, 112-132, 2006
Katalin Markó, Orsolya Bártfai, Eszter Mikó-Baráth, Huba Kiss, Ilona Kovács, Béla Török and Gábor Jandó: Electrophysiological mesurement of stereopsis, Magyar Idegtudományi Társaság XI. Konferenciája, 2007
Huba Kiss, Eszter Mikó-Baráth, Katalin Markó, Ilona Kovács, Béla Török, Orsolya Bártfai and Gábor Jandó: Effect of luminance on binocular perception, Magyar Idegtudományi Társaság XI. Konferenciája, 2007
Gerván P, Zimmer M, Kovács G, Kovács I: Electrophysiological correlates of perceptual learning in contour integration, PERCEPTION 36:(Suppl S) p. 50., 2007
S.M. Silverstein, S. Berten, B. Essex, I. Kovacs, T. Susmaras, D. Little: Cortical activity during visual-perceptual binding in schizophrenia as revealed by fMRI, Schizophrenia Bulletin, 35, 172-172, 2009
P. Gervan, I. Kovacs: Dissociating structural abnormalities and epigenetic factors in WS individuals, Wiring the Brain, p. 46. Adere, Ireland, 2009
F. Gombos, P. Gervan, R. Bodizs, I. Kovacs: Sleep architecture and EEG spectra in adolescents and young adults with Williams Syndrome, Learning & Perception; I. Supplement 1, 2009
A. Berencsi, I. Kovács: Motor learning in Williams syndrome and in typically developing children and adults, 1ST Dubrovnik Conference on Cognitive Science, 2009




 

Events of the project

  
2010-06-28 16:15:04
Résztvevők változása



Back »