Во время сна области мозга синхронизируются, чтобы создать моторную память

Прочитано: 101 раз(а)


Когда Стеф Карри из «Голден Стэйт Уорриорз» выполняет штрафной бросок, его мозг опирается на двигательную память. Теперь исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) показали, как этот тип памяти консолидируется во время сна, когда мозг обрабатывает полученные в течение дня знания, чтобы сделать физический акт выполнения чего-либо подсознательным.

Исследование, опубликованное 14 декабря 2022 года в журнале Nature , показывает, что мозг делает это, анализируя пробы и ошибки данного действия. В аналогии это означает сортировку всех штрафных бросков, которые когда-либо бросал Карри, отсеивание памяти обо всех действиях, кроме тех, которые попали в цель или которые мозг решил, что они «достаточно хороши». Результатом является возможность выполнять штрафной бросок с высокой степенью точности, не задумываясь о задействованных физических движениях.

«Даже элитные спортсмены допускают ошибки, и это делает игру интересной», — сказал Карунеш Гангули, доктор медицинских наук, профессор неврологии и член Института неврологии UCSF Weill. «Моторная память — это не идеальное исполнение. Речь идет о предсказуемых ошибках и предсказуемых успехах. Пока ошибки стабильны изо дня в день, мозг говорит: «Давайте просто зафиксируем эту память».

Гангули и его команда обнаружили, что процесс «запирания» включает в себя удивительно сложную связь между различными частями мозга и происходит во время глубокого восстанавливающего сна, известного как медленный сон.

Сон важен, потому что наш сознательный мозг имеет тенденцию сосредотачиваться на неудачах, сказал Гангули, который ранее определил мозговые волны, связанные со сном, которые влияют на запоминание навыков.

«Во время сна мозг способен просеивать все случаи, которые он принял, и выявлять модели, которые оказались успешными», — сказал он.

Привязанные к земле моторные навыки не будут работать на планете Пандора в «Аватаре»

Когда-то считалось, что для обучения двигательным навыкам требуется только моторная кора. Но в последние годы сложилась более сложная картина.

Чтобы изучить этот процесс более подробно, Гангули поставил перед крысами задачу дотянуться до гранул. Затем команда изучила активность их мозга в трех областях во время медленного сна: гиппокампе, отвечающем за память и навигацию, моторной коре и префронтальной коре (ПФК).

В течение 13 дней выявилась закономерность.

Во-первых, в процессе, называемом «быстрое обучение», префронтальная кора координировалась с гиппокампом, что, вероятно, позволяло животному воспринимать свое движение относительно пространства вокруг него и свое местоположение в этом пространстве. На этом этапе мозг, казалось, изучал и сравнивал все действия и шаблоны, созданные во время выполнения задачи.

Во-вторых, в процессе, называемом медленным обучением, префронтальная кора выносила оценочные суждения, вероятно, под влиянием центров вознаграждения, которые активировались при успешном выполнении задания. Он взаимодействовал с моторной корой и гиппокампом, подавляя сигналы, связанные с неудачами, и усиливая сигналы, связанные с успехами.

Наконец, по мере того, как электрическая активность областей становилась синхронизированной, роль гиппокампа уменьшалась, и на передний план выходили события, отмеченные мозгом как вознаграждающие, где они сохранялись в так называемой «моторной памяти».

В то время как крысы изначально обучались задаче, сигналы их мозга были шумными и неорганизованными. Со временем Гангули мог видеть синхронизацию сигналов, пока крысы не справлялись примерно в 70 процентах случаев. После этого мозг, казалось, игнорировал ошибки и сохранял моторную память до тех пор, пока уровень успеха оставался стабильным. Другими словами, мозг начинает ожидать определенного уровня ошибки и не обновляет моторную память.

Как и игроки НБА, крысы освоили навык, основанный на ментальной модели того, как устроен мир, которую они создали на основе своего физического опыта с гравитацией, пространством и другими сигналами. Но такого рода двигательное обучение было бы нелегко перенести в ситуацию, когда сигналы и физическая среда были бы другими.

«Если бы все это изменилось, например, если бы Стеф Карри был в мире «Аватара», он мог бы изначально не выглядеть таким опытным», — сказал Гангули.

Лучший способ избавиться от привычки

Что, если бы Карри повредил палец и ему пришлось бы немного по-другому учиться бросать в корзину? Исследование дало ответ.

«Можно отучиться от задачи, но для этого нужно довести ситуацию до такой степени, что вы будете совершать ошибки», — сказал Гангули.

Когда исследователи внесли небольшое изменение в задачу крыс по добыче гранул, крысы стали делать больше ошибок, и исследователи увидели больше шума в мозговой активности крыс.

Изменение было достаточно небольшим, чтобы крысам не нужно было возвращаться к началу своего обучения, а только к «точке разрыва», и оттуда заново обучаться задаче.

Но поскольку двигательная память укореняется как набор движений, следующих друг за другом во времени, сказал Гангули, изменение двигательной памяти в сложном движении, таком как свободный бросок баскетбольного мяча, может потребовать изменения движения, которое используется для запуска всей последовательности.

Если Карри обычно дважды отбивает баскетбольный мяч, прежде чем бросить, Гангули сказал: «Возможно, лучше всего переучить мозг, отбивая его только один или три раза. Таким образом, вы начнете с чистого листа».

Во время сна области мозга синхронизируются, чтобы создать моторную память



Новости партнеров