뇌가 운동과 행동을 위해 준비하는 방법

뇌가 운동과 행동을 위해 준비하는 방법 일련의 행동을 수행하기 위해 우리의 두뇌는 올바른 순서로 준비하고 대기시켜야합니다. AYAakovlev / Shutterstock

우리의 행동은 대체로 올바른 순서로 움직임을 통제하고 조직하며 수행하는 방법과 관련이 있습니다. 예를 들어 쓰기. 한 페이지에서 다른 단어를 한 번 반복하지 않으면 단어를 쓸 수 없습니다.

그러나, 운동 기술 (단일 또는 시퀀스의 행위 연습을 통해 힘들이지 않게 됨)은 신경 상태가 순차적 운동의 계획과 제어를 방해 할 때 배우고 회복하기가 매우 어려워 질 수 있습니다. 사람이 장애가있는 경우 - 예 : 운동 장애 또는 말더듬 - 특정 기술을 부드럽고 조율 된 방식으로 수행 할 수 없습니다.

전설적으로 과학자들은 일련의 행동들에서 각각은 서로 밀접하게 연관되어 있고, 다른 하나는 다음 행동을 촉발시킵니다. 그러나 이것이 맞다면 어떻게 시퀀싱에서 오류를 설명 할 수 있을까요? 왜 우리는 "from"대신 "form"을 잘못 입력합니까?

일부 연구원 논쟁 일련의 행동을 시작하기 전에 두뇌는 동시에 모든 항목을 회상하고 계획합니다. 그것은 각 항목이 시퀀스의 순서와 관련된 활성화 스탬프를 가지고있는 맵을 준비합니다. 더 강력한 활성화 항목이 승리 할 때까지 서로 경쟁합니다. 실행을 위해 "준비가되었습니다"라는 메시지가 나오므로 "예"와 같이 "~부터"라는 단어에 "f"를 입력하면지도에서 지워집니다. 경쟁 대기열이라고하는이 프로세스는 시퀀스의 모든 항목을 올바른 순서로 실행할 때까지 나머지 작업에 대해 반복됩니다.

두뇌가 움직임이 일어나기 전에 행동의 동시 활성화를 사용한다는이 아이디어는 2002 연구에서 입증 됨. 연구원들은 원숭이가 삼각형을 그리면서 (예를 들어 삼각형에 3 개의 스트로크를 만들 때), 운동 시작 전에 각 뇌졸중에 대해 동시에 신경 패턴이 존재한다는 것을 발견했습니다. 활성화가 얼마나 강한가하면 실행중인 특정 작업의 위치를 ​​예측할 수있었습니다.

계획 및 대기열

지금까지 알려지지 않은 것은이 활성화 시스템이 인간의 뇌에서 사용되는지 여부입니다. 시퀀스에서의 위치를 ​​기준으로 작업을 준비하는 동안 작업이 대기중인 방법을 알지 못했습니다. 하나 최근의 연구 Bangor University와 University College London의 신경 과학자들은 인간 두뇌에도 동시 계획과 경쟁 대기열이 있음을 보여주었습니다.

뇌가 운동과 행동을 위해 준비하는 방법 일련의 행동을 수행하기 위해 우리의 뇌는 우리가하기 전에 각각의 행동을 기다려야합니다. Liderina / Shutterstock


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이 연구에서 연구자들은 뇌가 타이핑이나 피아노 연주와 같이 잘 배운 행동 순서를 수행하기 위해 뇌가 어떻게 준비 하는지를보고 싶어했습니다. 참가자들은 2 일 동안 컴퓨터 기반 작업에서 추상적 인 모양과 5 개의 손가락 순서를 쌍으로 훈련했습니다. 그들은 화면에 표시된 손 이미지에서 손가락에서 손가락으로 작은 점을보고 응답 장치에서 해당 손가락을 눌러 시퀀스를 배웠습니다. 이 시퀀스는 두 개의 다른 리듬을 가진 두 개의 손가락 순서의 조합이었다.

셋째 날 참가자들은 뇌 활동이 기록 된 동안 기억에서 완전히 벗어난 정확한 모양의 시퀀스를 화면 상에 잠시 동안 제시된 추상적 인 형태를 기반으로 만들어야했습니다.

두뇌 신호를 보면 팀은 참가자의 신경 패턴을 구별하고 운동을 계획하고 실행할 수있었습니다. 연구진은 운동 시작 전 수 밀리 초 동안 모든 손가락 누르기가 정렬 된 방식으로 대기 중이고 "쌓인"것을 발견했습니다. 손가락 프레스의 작동 패턴은 직후에 수행 된 순서대로 위치가 반영되었습니다. 이 경쟁 대기열 패턴은 개별 행동을 올바른 순서로 구성하여 뇌가 시퀀스를 준비했다는 것을 보여주었습니다.

연구자들은 또한 준비 대기열 활동이 다른 리듬이나 다른 손가락 순서를 가지고있는 다른 시퀀스에 걸쳐 공유되었는지 여부를 조사한 결과 그 사실을 알게되었습니다. 경쟁 대기열 매커니즘은 각 작업을 위치로 안내하는 템플릿으로 작동하고 새로운 시퀀스의 정확한 생산을위한 기반을 제공했습니다. 이런 식으로 뇌는 준비 템플릿을 사용하여 알려지지 않은 서열 조합을 만들 준비가 될만큼 유연하고 효율적입니다.

흥미롭게도 준비 패턴의 품질은 참가자가 시퀀스를 얼마나 정확하게 생성했는지 예측했습니다. 즉, 시퀀스가 ​​실행되기 전에 더 잘 분리 된 활동이나 동작이있을수록 참가자는 실수없이 시퀀스를 실행하는 것이 더 쉬울 것입니다. 반면 오류의 존재는 동작을 준비하기 위해 패턴 대기열이 잘 정의되지 않았고 혼합되는 경향이 있음을 의미했습니다.

우리의 행동이 뇌에서 어떻게 미리 계획되는지를 알면 연구자들은 부드럽고 정확한 움직임 순서를 수행하는 매개 변수를 찾을 수 있습니다. 이것은 말더듬과 dyspraxia와 같은 연속 학습과 통제의 장애에서 발견 된 어려움에 대한 더 나은 이해로 이어질 수 있습니다. 또한 환자가보다 숙련 된 행동 순서를 제어 할 수 있도록 운동 계획을 최적화하는 새로운 재활 또는 치료 기술의 개발을 도울 수 있습니다.대화

저자에 관하여

Myrto Mantziara, PhD 연구원, 뱅고 대학교

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