大脑如何为运动和行动做准备

大脑如何为运动和行动做准备 为了执行一系列操作,我们的大脑需要以正确的顺序准备和排队。 AYAakovlev /存在Shutterstock

我们的行为很大程度上取决于我们如何以正确的顺序控制,组织和执行运动。 以写作为例。 如果我们没有在页面上一个接一个地打击,我们将无法写一个单词。

然而,运动技能(单一或序列的 行动 当神经系统条件破坏顺序运动的计划和控制时,通过练习变得毫不费力地变得非常难以学习和检索。 当一个人患有某种疾病时 - 例如 运动障碍 或口吃 - 某些技能无法以平稳协调的方式进行。

传统上, 科学家们相信 在一系列动作中,每一个都与大脑中的另一个紧密相关,一个动作触发下一个动作。 但如果这是正确的,那么我们如何解释排序中的错误呢? 例如,为什么我们输入“form”而不是“from”?

研究人员 争论 在我们开始一系列动作之前,大脑会同时回忆并计划所有项目。 它准备一张地图,其中每个项目都有一个相对于序列中顺序的激活标记。 这些相互竞争,直到具有更强激活的项目获胜。 因为更“准备”而执行“出来” - 所以我们首先在“from”中输入“f” - 然后从地图中删除它。 这个过程称为竞争排队,对其余的动作重复进行,直到我们以正确的顺序执行序列的所有项目。

大脑在任何运动发生之前同时激活动作的想法是 在2002研究中得到证实。 由于猴子正在绘制形状(例如,为三角形制作三个笔划),研究人员发现,在运动开始之前,每个笔画都存在同时的神经模式。 激活的强度可以预测执行中特定操作的位置。

规划和排队

直到现在还不知道的是这种激活系统是否用于人脑。 在我们根据它们在序列中的位置准备动作时,我们也不知道动作是如何排队的。 然而 最近的研究 来自班戈大学和伦敦大学学院的神经科学家表明,人脑中同时存在计划和竞争排队。

大脑如何为运动和行动做准备 为了执行一系列动作,我们的大脑必须在我们做之前将每个动作排队。 Liderina /存在Shutterstock


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对于这项研究,研究人员有兴趣了解大脑如何准备执行学习动作的序列,如打字或弹钢琴。 参与者接受了两天的训练,以便在基于计算机的任务中将抽象形状与五指序列配对。 他们通过观察屏幕上显示的手部图像上的手指与手指之间的小点移动,并在响应设备上按下相应的手指来学习序列。 这些序列是具有两种不同节律的两个手指顺序的组合。

在第三天,参与者必须根据在屏幕上呈现一段时间的抽象形状来制作完整的记忆序列,同时记录他们的大脑活动。

通过观察大脑信号,团队能够在计划和执行动作时区分参与者的神经模式。 研究人员发现,在运动开始前几毫秒,所有的手指按压都按顺序排列并“堆叠”。 手指按压的激活模式反映了它们在紧接着之后执行的序列中的位置。 这种竞争排队模式表明,大脑通过以正确的顺序组织各个动作来准备序列。

研究人员还研究了这种预备排队活动是否在具有不同节律或不同手指顺序的不同序列之间共享,并发现它是。 竞争排队机制充当模板,将每个动作引导到一个位置,并为准确生成新序列提供了基础。 通过这种方式,大脑保持灵活和高效,足以通过使用该预备模板组织它们来准备产生未知的序列组合。

有趣的是,预备模式的质量预测了参与者生成序列的准确程度。 换句话说,在执行序列之前,活动或动作分离得越充分,参与者越有可能没有错误地执行序列。 另一方面,错误的存在意味着为行动做准备的模式排队没有明确定义,并且往往混杂在一起。

通过了解我们的行动是如何在大脑中预先规划的,研究人员将能够找到执行平滑和准确的运动序列的参数。 这可以使人们更好地理解序列学习和控制障碍中发现的困难,例如口吃和运动障碍。 它还可以帮助开发新的康复或治疗技术,优化运动计划,以使患者能够更熟练地控制动作序列。谈话

关于作者

Myrto Mantziara,博士研究员, 班戈大学

本文重新发表 谈话 根据知识共享许可。 阅读 原创文章.

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