Hoe het brein zich op bewegingen en acties voorbereidt

Hoe het brein zich op bewegingen en acties voorbereidt Om een ​​reeks acties uit te voeren, moeten onze hersenen ze in de juiste volgorde voorbereiden en in de wachtrij plaatsen. AYAakovlev / Shutterstock

Ons gedrag is grotendeels afhankelijk van hoe goed we de bewegingen in de juiste volgorde besturen, organiseren en uitvoeren. Neem bijvoorbeeld schrijven. Als we de ene na de andere kaart op een pagina niet hebben gemaakt, kunnen we geen woord schrijven.

Echter, motorische vaardigheden (enkele of sequenties van acties wat door oefening moeiteloos wordt) kan heel moeilijk worden om te leren en op te halen wanneer neurologische omstandigheden de planning en controle van opeenvolgende bewegingen verstoren. Wanneer een persoon een stoornis heeft - zoals dyspraxie of stotteren - bepaalde vaardigheden kunnen niet op een vlotte en gecoördineerde manier worden uitgevoerd.

traditioneel wetenschappers hebben geloofd dat in een opeenvolging van acties, elk nauw verbonden is met de ander in de hersenen, en de ene de volgende triggert. Maar als dit correct is, hoe kunnen we dan fouten in de sequencing verklaren? Waarom typen we "formulier" verkeerd in plaats van "van", bijvoorbeeld?

sommige onderzoekers argumenteren dat voordat we een reeks acties beginnen, de hersenen alle items op hetzelfde moment oproepen en plannen. Het bereidt een kaart voor waarop elk item een ​​activeringsstempel heeft in verhouding tot de volgorde in de reeks. Deze concurreren met elkaar totdat het item met de sterkere activering wint. Het "komt uit" voor uitvoering als zijnde meer "gereed" - dus we typen bijvoorbeeld eerst "f" in het woord "van" - en dan wordt het van de kaart gewist. Dit proces, concurrerende wachtrij genoemd, wordt herhaald voor de rest van de acties totdat we alle items van de reeks in de juiste volgorde uitvoeren.

Dit idee dat de hersenen gelijktijdige activeringen van acties gebruiken voordat er enige beweging plaatsvindt, was bewezen in een 2002-studie. Omdat apen vormen aan het tekenen waren (bijvoorbeeld drie slagen maken voor een driehoek), ontdekten onderzoekers dat er vóór het begin van de beweging simultaan neurale patronen voor elke slag bestonden. Hoe sterk de activering was, kon de positie van die specifieke actie in uitvoering voorspellen.

Planning en wachtrijen

Wat tot nu toe niet bekend is, is of dit activeringssysteem wordt gebruikt in het menselijk brein. We hebben ook niet geweten hoe acties in een wachtrij staan ​​terwijl we ze voorbereiden op basis van hun positie in de reeks. Echter recent onderzoek van neurowetenschappers van de universiteit van Bangor en University College London heeft aangetoond dat er ook in het menselijk brein gelijktijdige planning en concurrerende wachtrijen zijn.

Hoe het brein zich op bewegingen en acties voorbereidt Om opeenvolgende acties uit te voeren, moeten onze hersenen ze allemaal in de wachtrij plaatsen voordat we het doen. Liderina / Shutterstock

Voor deze studie waren de onderzoekers geïnteresseerd om te zien hoe de hersenen zich voorbereiden op het uitvoeren van goed geleerde actiescènes zoals typen of piano spelen. Deelnemers werden gedurende twee dagen getraind om abstracte vormen te combineren met vijfvingerige reeksen in een op een computer gebaseerde taak. Ze leerden de reeksen door te kijken hoe een kleine punt van vinger naar vinger bewoog op een handbeeld dat op het scherm werd weergegeven en door op de bijbehorende vinger op een antwoordapparaat te drukken. Deze sequenties waren combinaties van twee vingerordeningen met twee verschillende ritmes.

Op de derde dag moesten de deelnemers - gebaseerd op de abstracte vorm die een tijdje op het scherm werd gepresenteerd - de juiste volgorde volledig uit het geheugen produceren terwijl hun hersenactiviteit werd vastgelegd.

Als we naar de hersensignalen kijken, kon het team de neurale patronen van deelnemers onderscheiden toen ze de bewegingen plannen en uitvoerden. De onderzoekers ontdekten dat milliseconden voor het begin van de beweging alle vingerpersen in de wachtrij stonden en op een geordende manier werden "gestapeld". Het activeringspatroon van de vingerpersen weerspiegelde hun positie in de reeks die onmiddellijk daarna werd uitgevoerd. Dit competitieve wachtrijpatroon liet zien dat de hersenen de sequentie voorbereidden door de individuele acties in de juiste volgorde te organiseren.

De onderzoekers keken ook of deze voorbereidende wachtlijnactiviteit werd gedeeld door verschillende sequenties met verschillende ritmes of verschillende vingerbewegingen, en ontdekte dat dat zo was. Het concurrerende wachtrijmechanisme fungeerde als een sjabloon om elke actie in een positie te leiden en bood de basis voor de nauwkeurige productie van nieuwe sequenties. Op deze manier blijven de hersenen flexibel en efficiënt genoeg om klaar te zijn om onbekende combinaties van sequenties te produceren door ze te organiseren met behulp van deze voorbereidende sjabloon.

Interessant is dat de kwaliteit van het voorbereidende patroon voorspelde hoe nauwkeurig een deelnemer was in het produceren van een reeks. Met andere woorden, hoe beter gescheiden de activiteiten of acties vóór de uitvoering van de reeks waren, hoe groter de kans dat de deelnemer de reeks zonder fouten zou uitvoeren. De aanwezigheid van fouten betekende daarentegen dat de wachtrijen van de patronen ter voorbereiding op de actie minder goed gedefinieerd waren en meestal samenvloeiden.

Door te weten hoe onze acties vooraf zijn gepland in de hersenen, kunnen onderzoekers de parameters achterhalen voor het uitvoeren van soepele en nauwkeurige bewegingssequenties. Dit zou kunnen leiden tot een beter begrip van de moeilijkheden die worden aangetroffen bij stoornissen in het leren en beheersen van sequenties, zoals stotteren en dyspraxie. Het kan ook helpen bij de ontwikkeling van nieuwe revalidatie- of behandelingstechnieken die de bewegingsplanning optimaliseren zodat patiënten een meer bekwame controle van actievolgorden kunnen bereiken.The Conversation

Over de auteur

Myrto Mantziara, PhD-onderzoeker, Universiteit van Bangor

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

volg InnerSelf op

facebook-icontwitter-iconrss-icoon

Ontvang de nieuwste via e-mail

{Emailcloak = off}