Γιατί ο έξυπνος εγκέφαλός σας μετατρέπει τα βήματα σε τσοκ για να μάθετε νέες κινήσεις

Όταν τα παιδιά μαθαίνουν πώς να δένουν τα κορδόνια των παπουτσιών τους, το κάνουν με διακριτά βήματα - κάνοντας μια θηλιά ή τραβώντας τη δαντέλα.

Μετά από αρκετή επανάληψη, ο εγκέφαλός μας μετατρέπει αυτά τα βήματα σε "κομμάτια".

Η συσσώρευση κινήσεων, όπως είναι γνωστό το φαινόμενο, είναι μια στρατηγική που μειώνει μακρές σειρές πληροφοριών σε μικρότερα, πιο διαχειρίσιμα κομμάτια που είναι πιο εύκολο να θυμηθούν.

«Το χτύπημα είναι το φυσικό υποπροϊόν μιας έξυπνης στρατηγικής που ελαχιστοποιεί το κόστος εκμάθησης».

Οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι για τα άτομα με νόσο του Πάρκινσον, τη νόσο του Χάντινγκτον και το εγκεφαλικό επεισόδιο, αυτό το κομμάτι της κίνησης διαταράσσεται σοβαρά. Η κατανόηση του τεμαχισμού και πώς λειτουργεί είναι ζωτικής σημασίας για την έγκαιρη διάγνωση, θεραπεία και θεραπεία αποκατάστασης. Ωστόσο, η επιστήμη δεν έχει συγκεκριμένη εξήγηση γι 'αυτό.


εσωτερικά εγγραφείτε γραφικό


Τώρα, όμως, οι ερευνητές έχουν αναπτύξει μια ολοκληρωμένη θεωρία για το γιατί συμβαίνει το χτύπημα. Η έρευνα πλαισιώνει το κομμάτι ως μια οικονομική αντιστάθμιση στο κινητικό σύστημα, όπου η συγχώνευση μικρών κομματιών γίνεται βέλτιστα «οικονομικά αποδοτική» σε ορισμένα στάδια εκμάθησης. Τα ευρήματα εμφανίζονται στο περιοδικό Nature Communications.

«Το νευρικό σύστημα στοχεύει στην παραγωγή όσο το δυνατόν πιο αποτελεσματικών κινήσεων», λέει ο Scott Grafton, καθηγητής νευρολογίας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Σάντα Μπάρμπαρα. «Ωστόσο, υπάρχει υπολογιστικό κόστος για τον υπολογισμό των αποδοτικών τροχιών. Το γλυκό σημείο ανάμεσα σε αυτά τα γκολ καταλήγει σε κομμάτια. "

Δύσκολο και αποτελεσματικό

Ο Grafton και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν εργαλεία υπολογιστικού κινητικού ελέγχου, τα οποία παράγουν μοντέλα υπολογιστών για να ανακαλύψουν πώς ο εγκέφαλος ελέγχει τα άκρα και τους στόχους και τους περιορισμούς του κινητικού συστήματος. Σε αυτό το πλαίσιο, οι ερευνητές δυσκολεύτηκαν να εξηγήσουν πώς οι άνθρωποι και τα άλλα ζώα μεταβαίνουν από υπολογιστικά απλές αλλά αναποτελεσματικές κινήσεις σε υπολογιστικά απαιτητικές αλλά αποτελεσματικές.

"Η μελέτη μας επιλύει αυτή τη δυσκολία δείχνοντας-θεωρητικά και πειραματικά-ότι οι πιο οικονομικά αποδοτικές πολυπλοκότητες-αποτελεσματικές διαδρομές μάθησης είναι αυτές που παράγουν κομμάτια", λέει ο Grafton. "Ως εκ τούτου, το κομμάτι είναι το φυσικό υποπροϊόν μιας έξυπνης στρατηγικής που ελαχιστοποιεί το κόστος εκμάθησης."

Οι ερευνητές μέτρησαν τον τρόπο με τον οποίο οι μακάκοι rhesus παρήγαγαν ακολουθίες κινήσεων κατά τη διάρκεια αρκετών ημερών πρακτικής και διαπίστωσαν ότι αυτά τα ζώα είναι πράγματι οικονομικά αποδοτικά μαθητές. Επιλέγοντας πότε θα συνδυάσετε τα κομμάτια μαζί με έναν έξυπνο τρόπο, οι πίθηκοι πέτυχαν εξοικονόμηση στο σωρευτικό κόστος της μάθησης.

Χώρισαν την ακολουθία κίνησης σε κομμάτια, βελτιστοποιήθηκαν για αποδοτικότητα εντός των κομματιών και στη συνέχεια συγχώνευαν κομμάτια μόνο όταν απαιτούνταν περαιτέρω κέρδη απόδοσης.

"Η συσσώρευση κινήσεων χαρακτηρίζεται εκτενώς για την υγεία και τις ασθένειες σε ανθρώπους και ζώα, αλλά μέχρι τώρα, μια κανονιστική θεωρία έλειπε", λέει ο Grafton, "Η θεωρία μας δημιουργεί βέλτιστες τροχιές κίνησης και αυτά τα πειράματα στα οποία οι πίθηκοι μαθαίνουν να παράγουν μια νέα σειρά των κινήσεων για μεγάλο χρονικό διάστημα αποδεικνύουν ότι η θεωρία μας εξηγεί τα βασικά χαρακτηριστικά των κομματιών που εμφανίζονται στις κινήσεις τους ».

Η διαμόρφωση του φαινομένου της συσσώρευσης ως οικονομικής ανταλλαγής προσφέρει μια νέα προοπτική για την κινητική μάθηση και τις διαταραχές της.

Για παράδειγμα, η παράτυπη φύση των κινήσεων μετά το εγκεφαλικό επεισόδιο μπορεί να αποδοθεί σε χαμηλότερους υπολογιστικούς προϋπολογισμούς για την κινητική μάθηση και οι αναποτελεσματικές κινήσεις που παρατηρούνται στο εγκεφαλικό επεισόδιο μπορεί επομένως να προσαρμοστούν σε αυτούς τους προϋπολογισμούς, εξηγεί ο Grafton. Οποιαδήποτε προσέγγιση αποκατάστασης θα μπορούσε να ωφεληθεί από αυτή τη διορατικότητα, προσθέτει.

"Η υπολογιστική μας προοπτική σχετικά με το κόψιμο ανοίγει επίσης νέα ερωτήματα σχετικά με το πώς ο εγκέφαλος ελέγχει τις κινήσεις", λέει ο Grafton. «Συγκεκριμένα, τα πρόσφατα στοιχεία για τη νευρωνική κωδικοποίηση του κομματιού στον εγκέφαλο πρέπει να επανεξεταστούν υπό το πρίσμα υπολογιστικών θεωριών.

«Οι νευρώνες κωδικοποιούν κινηματικές αποφάσεις, υπολογιστικούς προϋπολογισμούς ή στόχους αποδοτικότητας; Αυτές είναι ευρέως ανοιχτές ερωτήσεις για ολόκληρο τον τομέα ελέγχου κινητήρα. "

πηγή: UC Santa Barbara

Σχετικά βιβλία

at InnerSelf Market και Amazon