なぜあなたの賢い脳が新しい動きを学ぶためにステップをチャックに変えるのか

子供たちが靴ひもを結ぶ方法を学ぶとき、彼らは離散的なステップでそれを行います - ループを作るか、レースで引っ張ります。

十分な繰り返しの後、私たちの脳はこれらのステップを「チャンク」に変えます。

この現象が知られているように、ムーブメント・チャンクは、情報の長い文字列を、覚えやすい、短くて扱いやすい部分にする戦略です。

チャンクは、学習コストを最小限に抑える巧妙な戦略の自然な副産物です。

科学者たちは、パーキンソン病、ハンチントン病、脳卒中を患っている人にとって、この運動の塊りはひどく混乱していることを知っています。 チャンクを理解し、それがどのように機能するかは、早期診断、治療、リハビリテーション療法にとって重要です。 しかし、科学はそれについて具体的な説明をしていない。


インナーセルフ購読グラフィック


しかし、現在、研究者はチャンクが起こる理由についての包括的な理論を開発しました。 研究の枠組みは、モーターシステムの経済的なトレードオフとしてチャンクしています。そこでは、小さなチャンクをマージすることが特定の学習段階で最適に「費用対効果の高い」ものになります。 調査結果はジャーナルに掲載されています ネイチャー·コミュニケーションズ.

カリフォルニア大学サンタバーバラ校の神経学教授であるScott Graftonは、「神経系は可能な限り効率的に運動を生成することを目指しています。 しかし、効率的な軌道を計算するための計算コストがあります。 これらのゴールの間のスイートスポットはチャンクを生む」

難しくて効率的

Graftonらは、脳が四肢をどのように制御し、運動システムの目標と制約を発見するためのコンピュータモデルを生成する計算用モータ制御のツールを使用していました。 この文脈では、研究者は、人間や他の動物が計算上単純ではあるが非効率的な動きから計算上要求が厳しいものの、効率の良いものに移行する方法を説明することが困難でした。

「われわれの研究では、理論的にも実験的にも、最も費用対効果の高い複雑さと効率の高い学習経路がチャンクを生む経路であることを示すことで、この難点を解決しています。 「チャンクは、学習コストを最小限に抑える巧妙な戦略の自然な副産物です。」

研究者らは、アカゲザルが数日間の練習を経てどのように運動系列を作り出したかを測定し、実際に費用効果の高い学習者であることを見出しました。 インテリジェントにチャンクを融合させるタイミングを選択することで、猿は学習の累積コストを節約できました。

彼らは、チャンク内の効率を最適化したチャンクに移動シーケンスを分割し、効率のさらなる向上が必要な場合にのみチャンクをマージしました。

グラフトン氏は、「我々の理論は、最適な運動軌道を導き出しており、猿が新しい配列を作り出すことを学ぶこれらの実験は、長時間の動きの中で、私たちの理論が彼らの動きに出現するチャンクの本質的な特徴を説明していることを実証しています。

経済的なトレードオフとしてのチャンキング現象の枠組みは、運動学習とその障害に関する新たな視点を提供します。

例えば、脳卒中後の運動の不規則な性質は、運動学習の計算予算が低いことに起因する可能性があり、脳卒中で見られる非効率的な動きは、これらの予算に適応する可能性がある、とGraftonは説明する。 リハビリテーションのアプローチはこの洞察から利益を得ることができる、と彼は付け加えている。

「チャンクに関する私達の計算上の見解は、脳がどのように動きを制御するかについての新たな疑問も開く」とグラフトンは言う。 "特に、脳におけるチャンクの神経コードの最近の証拠は、計算理論に照らして再検討されなければならない。

「ニューロンは、運動学的決定、計算予算または効率目標をコーディングしていますか? これらは、モーターコントロールの分野全体に関わる幅広い質問です。

情報源: カリフォルニア大学サンタバーバラ

関連書籍

at InnerSelfMarketとAmazon