Новое исследование показало, что человеческий мозг организует выполнение сложных, требующих навыков движений, таких как игра на пианино, движения спортсменов-легкоатлетов или танцы, запаковывая и распаковывая информацию о времени и порядке движений перед тем, как это действие выполнить. Это открытие может помочь улучшить реабилитацию жертв инсульта и восстановление их двигательных функций.
Специалисты из Университета Бирмингема и Университета Бангора обнаружили, что порядок и время движений в сложных последовательностях разделяются мозгом, а затем как бы «архивируются» и переводятся в конкретные команды движения или «мышечную память», когда человек начинает выполнять действие.
Они также обнаружили, что схема движений (такая как порядок их выполнения и длительность) может храниться в нескольких двигательных областях мозга, часто в течение нескольких дней тренировок и запоминания последовательности действий. Только после такого подготовительного этапа этот новый навык будет срабатывать от определенного триггера, например от музыкальной фразы, на которой должен вступать скрипач со своей партией, или выстрела стартового пистолета для спортсмена.
Как пишут исследователи: «Такие сложные многокомпонентные действия, как письмо, рисование, игра на музыкальном инструменте, основаны на последовательном выполнении движений по памяти. Что удивительно, так это то, что мозг разделяет эти навыки на составные части, а не кодирует их сразу, как простую мышечную память, даже после интенсивной тренировки».
При выполнении таких задач в мозгу происходит смена информационных состояний, поясняют ученые. «Информация извлекается из памяти в разархивированном виде, когда мы готовимся к выполнению подобного действия, а затем вновь архивируется для запуска задачи. Возможно, этот механизм распаковки помогает нам оставаться гибкими для выполнения корректировок даже в последние доли секунды перед тем, как мы начнем движение, например, если нам нужно изменить скорость или длительность предстоящего действия», - добавляют они.
В серии из почти 1000 испытаний участники выучили и запомнили четыре последовательности нажатия клавиш, которые затем они должны были воспроизвести по визуальной подсказке. После обучения участники воспроизводили эти последовательности лежа в МРТ-сканере, который следил за активностью мозга во время выполнения задания. Это позволило исследователям отделить подготовку выполнения движения от непосредственно самого движения.
Ведущий автор исследования Рис Юбри из Бангорского университета прокомментировал результаты: «Мы обнаружили несколько областей мозга, которые контролируют синхронизацию во время осуществления движений, но ни одна из них, похоже, не контролировала порядок действий и их сочетание с длительностью».
Исследователи полагают, что мозг разделяет порядок последовательных движений на «что» и «как». Элементы «что», представляющие контроль более высокого уровня, объединяются вместе, чтобы затем определить, «как» именно задача должна быть выполнена. Благодаря такому разделению, мы более гибки в выполнении действий и способны подстраиваться под переменчивые условия окружающей среды.