Мозжечок помогает нам «знать, не зная» в спорте и жизни

Новое исследование идентифицирует, как мозжечок обеспечивает совершенство практики.

«Катайся туда, куда идет шайба, а не туда, где она была. Хороший хоккеист играет там, где шайба; Великий хоккеист играет там, где будет шайба ». – Уэйн Гретцки

Легенда хоккея с шайбой Уэйн Гретцки приписывает высказывание общеизвестной поговорки «Скейтерс, где будет шайба», которая буквально и фигурально интерпретировалась бесчисленными спортивными тренерами и предпринимателями. Например, накануне презентации изменяющего игру iPhone в 2007 году Стив Джобс сказал: «Есть старая цитата Уэйна Гретцки, которую я люблю. «Я катаюсь там, где будет шайба, а не там, где она была». И мы всегда пытались сделать это в Apple. С самого начала. И мы всегда будем.

Источник: Pexels / Creative Commons

• Никогда не называйте кого-нибудь «алкоголиком» или «наркоманом»
• Является ли кора магнолии недостающим звеном для вашего сна и здоровья?
• Понимание расистского мозга
• Это Билл?
• Расчеты с аномалией и способностями

Механика мозга и моторные навыки, необходимые для автоматического «катания туда, куда идет шайба» в мире профессионального спорта, очень похожи на реальные моторные навыки, необходимые для выполнения повседневных дел, таких как езда на велосипеде на работу или езда на автомобиле до супермаркет. Некоторые экзотические примеры схожих моторных навыков могут включать в себя навигацию по рикше по центру Токио в час пик или точные моторные навыки, которые можно наблюдать в закопченном пабе, где мастер джедая по дартс, бросающий с помощью лазерного фокуса, попадает во внутренний яблочко со всех сторон. комната каждый раз.

С практикой большинство людей могут получить «явные» интеллектуальные знания о том, как поразить статическую или движущуюся цель «бычий глаз» в различных условиях, а также «неявные» интуитивные знания о том, как выполнять моторные навыки автоматически и без переосмысления.

Вообще говоря, явное моторное управление включает в себя движения, которые вы можете описать или научить выполнять с использованием декларативного языка, а неявное моторное управление включает в себя точно скоординированные движения, которые вы можете научиться выполнять плавно и точно только после большой практики, практики, практики.

• Неологизмы в социальных сетях: новые слова и новые значения
• Размышления животных: зеркальные образы отражают самосознание?
• 3 вещи о чтении, которые мы (все еще!) Должны выяснить
• 4 причины, по которым мы ослепляем себя в наших плохих отношениях
• Фильм «Три одинаковых незнакомца»

С метакогнитивной точки зрения двигательных навыков, используемых для ввода этого сообщения в блоге: многие сенсорные машинистки могут печатать более ста слов в минуту, не глядя на клавиатуру QWERTY. Но удивительно, что большинство опытных машинисток не имеют явной или декларативной памяти о том, где все буквенные клавиши физически расположены на клавиатуре. Однако, как только кто-то, имеющий многолетний опыт набора текста касанием, помещает каждый указательный палец в брайлевские гребни, которые определяют домашние клавиши «F» и «J» – он или она может достичь молниеносной скорости набора текста без особых усилий.

Поскольку я выучил неявные и явные моторные навыки, необходимые для набора текста касанием в старшей школе, я быстро переписываю этот абзац потока сознания в предрассветной темноте, не глядя на ключи. Так же, как быстрая рыжая лиса перепрыгивает через ленивую коричневую собаку или хоккейные коньки Уэйна Гретцки на льду, мои кончики пальцев могут скользить по клавиатуре и точно наносить удар по каждой букве алфавита, чтобы закончить целые предложения и мысли быстрее, чем мой разум может полностью обработать задача под рукой.

Мозжечок (в переводе с латыни «маленький мозг») красный.

Источник: База данных наук о жизни / Wikipedia Commons

С точки зрения нейробиологии, можно спросить: что означают все эти двигательные навыки, включающие как явные аспекты «знания» того, что именно вы хотите, чтобы ваши мышцы делали, так и более интуитивное шестое чувство «знания-не-знания», где и как вам нужно двигать частями вашего тела общего? Моторное обучение на основе мозжечка является ответом.

Впервые ученые в Японии определили, что движения, достигающие человеческой руки, основаны на двух видах моторного обучения: (1) приобретение явного моторного контроля и (2) приобретение неявного моторного контроля; оба из которых они полагают, полагаются на функцию мозжечка. Результаты этой статьи, «Тандемные внутренние модели, выполняющие моторное обучение в мозжечке», были недавно опубликованы в Слушаниях Национальной академии наук .

Источник: Pixabay / Creative Commons

На протяжении более трех десятилетий среди нейробиологов ведутся споры о том, как работают внутренние модели приобретения моторного обучения в мозге. Одна из идей заключалась в том, что точное управление двигателем в нашей повседневной жизни и спорте зависит от внутренней модели «обучения, куда двигаться» (т. Е. Расчета конкретного пункта назначения для любой данной двигательной команды). Другая школа мысли заключалась в том, что овладение точной синхронизацией тонко настроенной моторной координации и точного моторного исполнения больше зависело от «обучения движению» (т. Е. Вычисления конкретной моторной команды, необходимой для попадания в цель «яблочко»).

В зависимости от школы мысли, эксперты утверждают, что мозг использовал ту или иную внутреннюю модель. Интересно, что исследователи Токийского института медицинских наук, которые проводили это недавнее исследование мозжечка, определили, что обе внутренние модели, по-видимому, необходимы для выполнения точных движений, и как неявное, так и явное моторное обучение, похоже, вовлекают мозжечок.

Как объясняют авторы: «При выполнении умелых движений люди используют предсказания из внутренних моделей, сформированных повторным обучением. Однако вычислительная организация внутренних моделей мозга остается неизвестной. Здесь мы демонстрируем, что вычислительная архитектура, использующая тандемную конфигурацию прямой и обратной внутренних моделей, обеспечивает эффективное моторное обучение в мозжечке. Модель предсказывала адаптацию к обучению, наблюдаемую в экспериментах на людях, носящих призматические линзы, и объясняла кинетические компоненты этих поведенческих адаптаций. Тандемная система также предсказывала форму подсознательного моторного обучения, которая была экспериментально подтверждена после тренировки преднамеренных промахов рук ».

Когда предметы носили призменные очки, они касались цели вправо. Однако, после повторяющихся движений рукой, они узнали, куда двигаться от ошибки между точкой касания и точкой цели. В результате они явно коснулись целей. Обратите внимание, что они не могли неявно коснуться целей на этом этапе. После повторных явных исполнений правильных движений они неявно касаются целей без раздумий.

Источник: Токийский столичный институт медицинских наук

В этом эксперименте ведущий автор Такеру Хонда и соавторы неоднократно заставляли людей указательным пальцем совершать движения руками, чтобы поразить цель на сенсорном экране в яблочко. После освоения этого навыка участников попросили надеть пару искажающих «призменных очков», которые сместили их зрение на несколько градусов вправо и обманули их взгляды, заставляя их думать, что цель была где-то, чего не было (как быстро движущийся хоккей). шайба). Сначала все не попали в цель, как и следовало ожидать. Но примерно после 10 попыток люди выяснили, как «призменные линзы» изменили свое зрение и смогли компенсировать таким образом, чтобы они могли точно попасть в цель в яблочко, не делая ошибок и «не задумываясь».

Опять же, то, что делает это исследование уникальным, заключается в том, что участники сознательно осознали, что они должны были внести эти корректировки, используя явные знания, но изменения также стали автоматическими благодаря подсознательному неявному моторному обучению. Эти результаты предполагают, что изучение «куда двигаться» необходимо для явного выполнения точных движений, тогда как обучение «как двигаться» необходимо для неявного выполнения безупречных движений.

Примечательно, что исследователи обнаружили, что у людей с повреждением мозжечка был дефицит как неявных, так и явных типов двигательного обучения. В заявлении авторы сказали: «Действительно, мы обнаружили оба типа дефицита у пациентов с мозжечком, оценив их по разработанным нами клиническим показателям. Следовательно, применение этого открытия может помочь в разработке клинических тестов для оценки способностей к обучению различных типов пациентов с мозжечком. Тест поможет измерить эффекты различных реабилитаций или новых методов лечения мозжечковой атаксии. В области спорта настоящие результаты также помогут разработать эффективные методы тренировок для лучших спортсменов ».

Теория Универсального Церебеллярного Преобразования (УКТ) и Дисметрия Мысли

Еще одно недавнее исследование мозжечка, а также моторного контроля и немоторных функций, выполненное Ксавье Гуэллом, Джереми Шмахманом и Джоном Габриэли из Института исследований мозга Макговерна при Массачусетском технологическом институте и Гарвардской медицинской школы, было опубликовано в сети 23 сентября в качестве препринта. В этой статье «Функциональная специализация не зависит от микроструктурных изменений в мозжечке, но не в коре головного мозга», выдвигается гипотеза о том, что функциональная специализация мозжечка не определяется микроструктурой и что функции мозжечка могут быть вычислительно постоянными в разных доменах.

Гуэль и соавт. Подытожьте свою гипотезу в реферате исследования: «Под человеческим мозгом понимают фундаментальные принципы, связывающие форму (например, микроструктуру и анатомическую связь) с функциями (перцептивные, двигательные, когнитивные, эмоциональные и другие процессы). Большая часть этого понимания основана на знании коры головного мозга, где считается, что функциональная специализация тесно связана с микроструктурными вариациями, а также с анатомической связностью. Теория Универсального Церебеллярного Преобразования (UCT) утверждает, что мозжечок имеет другую организацию функции-формы, в которой микроструктура однородна, и в которой функциональная специализация определяется исключительно анатомической связью с внечерепными структурами. Таким образом, все функции мозжечка могут быть сохранены общим микроструктурным и, следовательно, вычислительным субстратом ».

Джереми Шмахманн, директор Отделения атаксии Массачусетского отделения общей больницы и новаторский исследователь, впервые идентифицировавший в 1998 году когнитивно-аффективный синдром мозжечка (CCAS), рассказал о значении этого нового исследования в Твиттере: «Мощные и новые экспериментальные данные с использованием МРТ головного мозга для поддержки теорий универсального мозжечкового преобразования и дисметрии мысли. То есть мозжечок делает то же самое с познанием и эмоциями, что и с двигательным контролем, потому что он построен таким образом! »

Рекомендации

Такеру Хонда, Соити Нагао, Юджи Хасимото, Кинья Исикава, Таканори Йокота, Хидехиро Мидзусава, Масао Ито. «Тандемные внутренние модели выполняют моторное обучение в мозжечке». Труды Национальной академии наук (впервые опубликовано в сети: 25 июня 2018 г.) DOI: 10.1073 / pnas.1716489115

Ксавье Гуэль, Джереми Д. Шмахманн, Джон де Габриэли. «Функциональная специализация не зависит от микроструктурных изменений в мозжечке, но не в коре головного мозга». BioRxiv (впервые опубликовано в сети в качестве препринта: 23 сентября 2018 г.) DOI: 10.1101 / 424176