Wie das Gehirn bereitet sich auf Bewegung und Aktionen

Unser Verhalten ist weitgehend verbunden, wie gut wir Steuern, organisieren und durchführen von Bewegungen in der richtigen Reihenfolge. Nehmen Sie das schreiben, zum Beispiel. Wenn wir nicht machen einen Schlag nach dem anderen auf einer Seite, wären wir nicht in der Lage zu schreiben, ein Wort.

Allerdings motorischen Fähigkeiten (Einzel-oder Sequenzen von Aktionen, die durch die Praxis werden mühelos) kann sehr schwierig werden, zu lernen und abzurufen, wenn neurologische Bedingungen stören die Planung und Steuerung von sequentiellen Bewegungen. Wenn eine person hat eine Störung—wie dyspraxia oder Stottern—bestimmte Fähigkeiten, die nicht durchgeführt werden können, eine reibungslose und koordinierte Weise.

Traditionell haben Wissenschaftler geglaubt, dass in einer Sequenz von Aktionen, die jeweils eng verbunden mit den anderen in das Gehirn, und man löst die nächste. Aber wenn dies richtig ist, wie können wir dann erklären, Fehler in der Sequenzierung? Warum tun wir vertippen „form“ statt „von“, zum Beispiel?

Einige Forscher argumentieren, dass, bevor wir beginnen, eine Reihenfolge von Aktionen, die das Gehirn erinnert sich und plant alle Elemente zur gleichen Zeit. Es bereitet eine Karte, wo jedes Element verfügt über eine Aktivierung Stempel relativ zu seiner in der Reihenfolge. Diese konkurrieren mit einander, bis das Element mit der stärkeren Aktivierung gewinnt. Es „kommt“ für die Ausführung als eher „vorbereitet“—also wir geben „f“ in dem Wort „von“ das erste, zum Beispiel—und dann ist es gelöscht von der Karte. Dieser Prozess, genannt wettbewerbsfähige queuing, wiederholt sich für den rest der Aktionen, bis wir führen alle Elemente der Sequenz in der richtigen Reihenfolge.

Diese Idee, dass das Gehirn verwendet die gleichzeitige Aktivierungen der Aktionen vor jede Bewegung erfolgt war, belegt eine 2002 Studie. Als Affen waren, zeichnen von Formen (drei Striche für ein Dreieck beispielsweise), Forscher festgestellt, dass vor dem Beginn der Bewegung gab es die gleichzeitige neuronale Muster für jeden Strich. Wie stark die Aktivierung war konnte voraussagen, die position dieser besonderen Aktion in der Ausführung.

Planung und queuing

Was nicht bekannt ist, bis jetzt, ist, ob diese Aktivierung system verwendet wird, in das menschliche Gehirn. Wir haben auch nicht gewusst, wie Aktionen in der Warteschlange, während wir bereiten Sie auf der Grundlage Ihrer position in der Sequenz. Doch neuere Forschung von Neurowissenschaftler an der Bangor University und das University College London hat gezeigt, dass die gleichzeitige Planung und wettbewerbsfähige queuing im menschlichen Gehirn zu.

Für diese Studie, die Forscher waren interessiert zu sehen, wie das Gehirn bereitet sich darauf vor, die Ausführung auch-gelernt, mit action-Sequenzen wie das Tippen oder Klavier spielen. Die Teilnehmer geschult wurden und für zwei Tage zu paar abstrakte Formen mit fünf-finger-Sequenzen in einem computer-basierten Aufgabe. Sie erfuhren, daß die Sequenzen, durch die Beobachtung von einem kleinen Punkt bewegen von finger zu finger einer hand Bild auf dem Bildschirm angezeigt wird, und drücken Sie den entsprechenden finger auf eine Reaktion-Gerät. Diese Sequenzen wurden Kombinationen von zwei-finger-Bestellungen mit zwei verschiedenen Rhythmen.

Am Dritten Tag werden die Teilnehmer hatten zu produzieren—auf der Basis der abstrakten Form präsentiert, für eine Weile auf den Bildschirm—die korrekte Sequenz vollständig aus dem Speicher, während Ihre Hirnaktivität aufgezeichnet wurde.

Blick auf die Gehirn-Signale, das team war in der Lage zu unterscheiden, Teilnehmer neuronalen mustern, wie Sie geplant und ausgeführt Bewegungen. Die Forscher fanden, dass, Millisekunden vor dem Beginn der Bewegung, die sich alle die finger Pressen wurden in die Warteschlange eingereiht und „gestapelt“ werden in einer geordneten Art und Weise. Die Muster für die Aktivierung der finger drückt spiegelt sich Ihre position in der Sequenz, die durchgeführt wurde, sofort nach. Diese wettbewerbsfähig queuing-Muster zeigten, dass das Gehirn bereit die Reihenfolge durch die Organisation der einzelnen Aktionen in der richtigen Reihenfolge.

Die Forscher untersuchten auch, ob dieser vorbereitenden queuing-Aktivität wurde in verschiedenen Sequenzen, die hatten verschiedene Rhythmen oder verschiedene finger-Bestellungen, und fand, dass es war. Die wettbewerbsfähige queuing-Mechanismus diente als Vorlage zu leiten jede Aktion in eine position gestellt und die Basis für die präzise Produktion von neuen Sequenzen. Auf diese Weise wird das Gehirn bleibt flexibel und effizient genug, um bereit zu sein, zu produzieren, unbekannte Kombinationen von Sequenzen, die durch die Organisation von Ihnen mit dieser vorbereitenden Vorlage.

Interessanterweise ist die Qualität der vorbereitenden Muster vorhergesagt, wie genau ein Teilnehmer war in der Herstellung eine Sequenz. In anderen Worten, die mehr gut getrennt, die Aktivitäten oder Maßnahmen wurden vor der Ausführung der Sequenz, desto wahrscheinlicher ist der Teilnehmer war zum ausführen der Sequenz ohne Fehler. Die Anwesenheit von Fehlern, auf der anderen Seite bedeutete, dass die Schlange von den mustern in der Vorbereitung für die Aktion war weniger gut definiert, und neigten dazu, vermischt werden.