脳がどのように運動や行動に備えるのか

脳がどのように運動や行動に備えるのか 一連のアクションを実行するために、私たちの頭脳は正しい順序でそれらを準備してキューに入れる必要があります。 AYAakovlev /シャッターストック

私たちの行動は、私たちが正しい順序で運動をどれだけうまくコントロールし、組織化し、実行するかに大きく関係しています。 たとえば、書きます。 ページ上で次々にストロークを作成しなかった場合、単語を書くことはできません。

しかし、運動能力(単一または一連の 行動 神経学的状態が連続的な動きの計画と制御を混乱させるとき、それは練習を通して楽になる)学習と回復が非常に困難になることができます。 人に障害がある場合 失調症 または吃音 - 特定のスキルを円滑かつ協調的に実行することはできません。

伝統的に 科学者たちは信じています 一連の行動では、それぞれが脳内で互いに密接に関連しており、一方が次の行動を引き起こします。 しかし、これが正しいのであれば、配列決定の誤りをどのように説明できるでしょうか。 たとえば、なぜ「from」ではなく「form」と誤入力するのですか。

一部 研究者 主張する 一連の行動を始める前に、脳はすべての項目を同時に思い出して計画します。 それは、各項目がシーケンス内の順序に関連してアクティベーションスタンプを持つマップを作成します。 より強い活性化を持つアイテムが勝つまで、これらは互いに競合します。 それは実行のためにより「準備ができている」として「出て」います - それで我々は最初に例えば「from」という単語で「f」をタイプしてください - そしてそれはマップから消去されます。 競合キューイングと呼ばれるこのプロセスは、シーケンスのすべての項目を正しい順序で実行するまで、残りのアクションに対して繰り返されます。

動きが起こる前に脳が行動の同時活性化を使うというこの考えは、 2002試験で証明済み。 サルが形を描いていたとき(例えば、三角形のために3つのストロークを作る)、研究者たちは動きの開始前に各ストロークのための同時の神経パターンが存在することを発見しました。 活性化の強さは、実行中のその特定のアクションの位置を予測することができます。

計画とキュー

今まで知られていなかったのは、この活性化システムが人間の脳で使われているかどうかということです。 また、シーケンス内の位置に基づいてアクションを準備している間に、アクションがどのようにキューに入れられるのかもわかりません。 しかしながら 最近の研究 Bangor UniversityとUniversity College Londonの神経科学者らは、同時に計画と競合キューイングが人間の脳にもあることを示しています。

脳がどのように運動や行動に備えるのか 一連の行動を実行するために、私たちの脳はそれをする前にそれぞれをキューに入れなければなりません。 リデリーナ/シャッターストック

この研究のために、研究者たちは脳がタイピングやピアノを弾くようなよく知られた行動シーケンスを実行するためにどのように準備するかを見ることに興味を持っていました。 参加者は、コンピュータベースのタスクで抽象的な形と5本の指のシーケンスを組み合わせるために2日間訓練されました。 彼らは、画面に表示されている手の画像上の小さなドットが指から指へと移動するのを見て、対応する指を応答装置で押すことによってシーケンスを学びました。 これらのシーケンスは、2つの指の順番と2つの異なるリズムの組み合わせでした。

3日目に、参加者は画面にしばらく表示された抽象的な形に基づいて、脳の活動が記録されている間、記憶から完全に正しいシーケンスを生成しなければなりませんでした。

脳の信号を見ると、チームは参加者が運動を計画し実行したときに参加者の神経パターンを区別することができました。 研究者たちは、動きの開始の数ミリ秒前に、すべての指の押しが順番に並んで「積み重ね」られていることを発見しました。 指押しの活性化パターンは、直後に行われたシーケンスにおけるそれらの位置を反映していた。 この競合的な待ち行列パターンは、脳が個々の行動を正しい順序で組織化することによってシーケンスを準備したことを示した。

研究者はまた、この予備的な待ち行列活動が、異なるリズムまたは異なる指の順序を持​​つ異なるシーケンスにわたって共有されているかどうかを調べ、それがそうであることを見出した。 競合キューイングメカニズムは、各アクションを位置に導くためのテンプレートとして機能し、新しいシーケンスを正確に生成するための基盤を提供しました。 このようにして、脳は、この予備的なテンプレートを使用してそれらを組織化することによって、未知の組み合わせの配列を生成する準備ができるのに十分に柔軟かつ効率的に留まる。

興味深いことに、準備パターンの質は、参加者がシーケンスを作成するのにどれだけ正確であるかを予測しました。 言い換えれば、シーケンスの実行前にアクティビティまたはアクションがよりよく分離されているほど、参加者はシーケンスを間違いなく実行する可能性が高くなります。 一方、エラーの存在は、アクションに備えてパターンをキューに入れることの定義がそれほど明確ではなく、混同される傾向があることを意味していました。

私たちの行動が脳内でどのように事前に計画されているかを知ることによって、研究者は滑らかで正確な動作シーケンスを実行するパラメータを見つけることができるでしょう。 これは、吃音や失読症などのシーケンスの学習と制御の障害に見られる困難のより良い理解につながる可能性があります。 それはまた、患者が行動シーケンスのより熟練した制御を達成するために運動計画を最適化する新しいリハビリテーションまたは治療技術の開発を助けることもできる。会話

著者について

Myrto Mantziara、PhD研究員、 バンガー大学

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.

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