Wanneer kinderen leren hoe ze hun veters moeten strikken, doen ze dat in discrete stappen - een lus maken of aan de kant trekken.

Na genoeg herhaling verandert ons brein deze stappen in 'brokken'.

Verplaatsingschunking, zoals het fenomeen bekend is, is een strategie die lange informatiestromen reduceert tot kortere, beter te beheren stukken die gemakkelijker te onthouden zijn.

"Chunking is het natuurlijke bijproduct van een slimme strategie die de leerkosten minimaliseert."

Wetenschappers weten dat deze bewegingschunking voor mensen met de ziekte van Parkinson, de ziekte van Huntington en een beroerte ernstig verstoord is. Het begrijpen van chunking en hoe het werkt, is cruciaal voor vroege diagnose, behandeling en revalidatietherapie. Maar de wetenschap heeft er geen concrete verklaring voor.

Maar nu hebben onderzoekers een uitgebreide theorie ontwikkeld voor het ontstaan ​​van chunking. Het onderzoek raamt chunking als een economische afweging in het motorsysteem, waarbij het samenvoegen van kleine brokken in bepaalde leerstadia optimaal "kosteneffectief" wordt. De bevindingen verschijnen in het tijdschrift Nature Communications.

"Het zenuwstelsel streeft ernaar bewegingen zo efficiënt mogelijk te produceren", zegt Scott Grafton, hoogleraar neurologie aan de universiteit van Californië, Santa Barbara. "Er zijn echter rekenkosten voor het berekenen van efficiënte trajecten. De sweet spot tussen deze doelen resulteert in brokken. "

Moeilijk en efficiënt

Grafton en collega's gebruikten instrumenten voor computationele motorbesturing, die computermodellen produceren om te ontdekken hoe het brein de ledematen en de doelen en beperkingen van het motorsysteem bestuurt. In deze context hebben onderzoekers moeite gehad om uit te leggen hoe mensen en andere dieren van computationeel eenvoudige maar inefficiënte bewegingen overgaan op computationeel veeleisende maar efficiënte.

"Onze studie lost dit probleem op door - theoretisch en experimenteel - aan te tonen dat de meest kosteneffectieve complexiteit-efficiëntie leerpaden degenen zijn die chunking produceren," zegt Grafton. "Chunking is daarom het natuurlijke bijproduct van een slimme strategie die de leerkosten minimaliseert."

De onderzoekers maten hoe rhesusmakaken gedurende een aantal dagen praktijkbewegingen produceerden en ontdekten dat deze dieren inderdaad rendabele leerlingen zijn. Door op een intelligente manier te selecteren wanneer de brokken samensmelten, bereikten de apen besparingen op de cumulatieve kosten van leren.

Ze verdeelden de bewegingsvolgorde in brokken, geoptimaliseerd voor efficiëntie binnen brokken, en voegden vervolgens alleen brokken samen als verdere efficiëntiewinsten nodig waren.

"Bewegingschunking is uitgebreid gekarakteriseerd in gezondheid en ziekte bij mensen en dieren, maar tot nu toe ontbrak een normatieve theorie", zegt Grafton, "Onze theorie ontleent optimale bewegingsbanen en deze experimenten waarin apen een nieuwe reeks leren produceren van bewegingen gedurende een langere periode tonen aan dat onze theorie de essentiële kenmerken van de brokken verklaart die in hun bewegingen naar voren komen. "

Het kader van het chunking-fenomeen als een economische afweging biedt een nieuw perspectief op motorisch leren en zijn stoornissen.

Het onregelmatige karakter van bewegingen na een beroerte kan bijvoorbeeld worden toegeschreven aan lagere rekenbudgetten voor motorisch leren, en de inefficiënte bewegingen die bij een beroerte worden waargenomen, kunnen zich dus aanpassen aan deze budgetten, legt Grafton uit. Elke revalidatiebenadering zou kunnen profiteren van dit inzicht, voegt hij eraan toe.

"Ons computationele perspectief op chunking opent ook nieuwe vragen over hoe het brein de bewegingen bestuurt", zegt Grafton. "Vooral recente bewijzen voor de neurale codering van chunking in de hersenen moeten opnieuw worden bekeken in het licht van computationele theorieën.

"Zijn neuronen coderen voor kinematische beslissingen, rekenbudgetten of efficiëntiedoelen? Dit zijn breed open vragen voor het hele veld van motorbesturing. "

Bron: UC Santa Barbara

Verwante Boeken

at InnerSelf Market en Amazon