Чому ваш розумний мозок перетворює кроки на патрони, щоб вивчити нові кроки

Коли діти вчаться зав'язувати шнурки, вони роблять це окремими кроками - роблячи петлю або смикаючи за мереживо.

Після достатнього повторення наш мозок перетворює ці кроки на «шматки».

Розподіл рухів, як відомо це явище, - це стратегія, яка скорочує довгі ланцюжки інформації на коротші, більш керовані фрагменти, які легше запам'ятати.

"Поділ - це природний побічний продукт розумної стратегії, яка мінімізує витрати на навчання".

Вченим відомо, що для людей з хворобою Паркінсона, хворобою Гантінгтона та інсультом цей рух сильно порушується. Розуміння фрагментації та її роботи має вирішальне значення для ранньої діагностики, лікування та реабілітаційної терапії. Однак наука не має конкретного пояснення цьому.


Innersele підписатися графіка


Але тепер дослідники розробили комплексну теорію, чому відбувається розшарування. Дослідження розрізняє економічний компроміс у руховій системі, де злиття невеликих шматочків стає оптимально "економічно вигідним" на певних етапах навчання. Висновки з’являються у журналі Природа зв'язку.

"Нервова система має на меті максимально ефективно виробляти рухи", - каже Скотт Графтон, професор неврології з Каліфорнійського університету в Санта -Барбарі. «Однак обчислення ефективних траєкторій має обчислювальні витрати. Солодка точка між цими цілями призводить до шматочків ".

Складно і ефективно

Графтон та його колеги використовували інструменти обчислювального управління двигуном, які створюють комп’ютерні моделі, щоб виявити, як мозок керує кінцівками та цілями та обмеженнями рухової системи. У цьому контексті дослідникам було складно пояснити, як люди та інші тварини переходять від обчислювально простих, але неефективних рухів до обчислювально вибагливих, але ефективних.

"Наше дослідження вирішує цю складність, показуючи-теоретично та експериментально-, що найбільш економічно ефективні шляхи навчання складності та ефективності-це ті, які виробляють фрагментацію",-каже Графтон. "Отже, шматування є природним побічним продуктом розумної стратегії, яка мінімізує витрати на навчання".

Дослідники виміряли, як резус-макаки виробляють послідовності рухів протягом кількох днів практики, і виявили, що ці тварини дійсно є економічно ефективними учнями. Вибираючи, коли розумно поєднувати шматки, мавпи досягали економії на сукупних витратах на навчання.

Вони поділили послідовність переміщення на шматки, оптимізовані для ефективності в межах шматків, а потім об’єднали шматки лише тоді, коли потрібно було збільшити ефективність.

«Поділ рухів широко характеризується здоров'ям і хворобами людей і тварин, але до цього часу нормативної теорії не було, - каже Графтон, - Наша теорія виводить оптимальні траєкторії руху, і ці експерименти, в яких мавпи навчаються створювати нову послідовність рухи протягом тривалого періоду часу демонструють, що наша теорія пояснює суттєві риси шматочків, які виникають у їх рухах ».

Оформлення феномену порізання як економічного компромісу пропонує новий погляд на моторне навчання та його порушення.

Наприклад, нерегулярний характер рухів після інсульту можна пояснити зменшенням обчислювальних бюджетів на моторне навчання, а отже, неефективні рухи, що спостерігаються при інсульті, можуть адаптуватися до цих бюджетів, пояснює Графтон. Він додає, що будь -який підхід до реабілітації може отримати вигоду з цієї думки.

"Наша обчислювальна перспектива щодо фрагментації також відкриває нові питання щодо того, як мозок контролює рухи", - каже Графтон. «Зокрема, останні докази нейронного кодування фрагментів мозку повинні бути переглянуті у світлі обчислювальних теорій.

“Нейрони кодують кінематичні рішення, обчислювальні бюджети чи цілі ефективності? Це відкриті питання для всієї сфери управління двигуном ».

джерело: UC Santa Barbara

Суміжні книги

at InnerSelf Market і Amazon