연구원은 새로운 기술을 습득 할 때 뇌가 어떻게 변하는 지 발견합니다.

연구원은 새로운 기술을 습득 할 때 뇌가 어떻게 변하는 지 발견합니다.

스포츠, 악기 또는 공예 등 새로운 기술을 습득하는 데는 시간과 노력이 필요합니다. 건강한 두뇌가 이러한 새로운 기술을 학습 할 수있는 것으로 이해되는 동안, 새로운 행동을 개발하기 위해 두뇌가 어떻게 변하는지는 상대적인 추리입니다. 이 근본적인 신경 회로에 대한보다 정확한 지식은 일상적 업무를보다 쉽게 ​​재 학습 할 수있게함으로써 뇌 손상을 입은 개인의 삶의 질을 향상시킬 수 있습니다.

피츠버그 대 (University of Pittsburgh)와 카네기 멜론 대학 (Carnegie Mellon University)의 연구원은 초보자부터 전문가까지 진행하면서 뇌에서 어떤 일이 일어나는지 PNAS 에 발표 했다. 그들은 새로운 신경 활동 패턴이 장기간의 학습으로 나타나고 이러한 패턴과 새로운 행동 능력 사이에 인과 관계가 있음을 발견했습니다 .

이 연구는인지 신경 기반 센터 (CMU)의 기초 및 임상 신경 과학 및 생체 공학 분야의 강점을 활용하는 교차 기관 연구 및 교육 프로그램 인인지 기반 신경 기반 센터의 일부로 수행되었습니다.

이 프로젝트는 Pitt의 생물 공학 부교수 인 Aaron Batista가 공동으로 멘토링 한 것입니다. Byron Yu, CMU의 전기 및 컴퓨터 공학 및 생체 공학 부교수; 및 생물 의학 공학 부교수이자 CMU의 신경 과학 연구소 (Neuroscience Institute)의 스티븐 체이스 (Steven Chase) 부교수. 이 연구는 Pitt 생물 공학 박사후 연구원 인 Emily Oby가 주도했습니다.

"우리는 뇌 - 컴퓨터 인터페이스 (BCI)를 사용하여 우리의 대상의 신경 활동과 컴퓨터 커서의 움직임을 직접 연결합니다."라고 Oby는 말했습니다. "우리는 히말라치 원숭이의 일차 운동 피질의 팔 부분에 약 90 개의 신경 단위의 활동을 기록했다. 그들은 모니터의 표적과 정렬되도록 커서를 움직여야하는 작업을 수행했다."

연구팀은 원숭이가 배운대로 새로운 신경 패턴을 형성하는지 여부를 결정하기 위해 동물에게 새로운 BCI 기술을 시도하도록 권장 한 다음 기존의 신경 패턴과 비교했습니다.

"우리는 먼저 원숭이에게 그들의 신경 활동에서 그들의 신경 세포가 자연적으로 어떻게 발화되고 어떤 학습을 필요로하지 않는지에 대해 작동하는 커서에 대한 '직관적 인지도 작성 (intuitive mapping)'을 제시했다. "그런 다음 커서를 움직이기 위해 어떤 신경 패턴을 생성해야 하는지를 피험자가 알아야하는 새로운 매핑 형태로 기술을 도입함으로써 학습을 유도했습니다."

대부분의 기술을 배우는 것처럼 그룹의 BCI 작업에는 여러 세션의 연습과 약간의 코칭이있었습니다.

"우리는 일주일 후, 우리의 주제가 커서를 제어하는 ​​방법을 배울 수 있다는 것을 발견했습니다."바티스타가 말했다. "이 기술을 수행하는 데 필요한 신경 활동 패턴이 없다는 것을 처음부터 알고 있었기 때문에 이것은 놀랍습니다. 물론 우리가 학습 한 후에 신경 활동을 다시 볼 때 우리는 새로운 신경 활동 패턴이 이 새로운 패턴은 원숭이가 작업을 수행 할 수있게 해줍니다. "

이러한 결과는 인간이 새로운 기술 을 습득하는 과정에서 새로운 신경 활동 패턴이 생성 될 수도 있음을 시사한다 .

"우리가 동물 실험에서이 특정 과제를보고 있지만, 우리는 이것이 뇌가 많은 새로운 것들을 배우는 방법 일 것이라고 생각합니다. "피아노에 복잡한 조각을 연주하는 데 필요한 손가락의 기 능을 배우는 것을 고려하십시오. 연습하기 전에, 당신의 뇌는 아직 원하는 손가락 움직임을 생성하기 위해 적절한 활동 패턴을 생성하지 못할 수도 있습니다."

Chase는 "장기간에 걸친 연습은 새로운 능력을 가능케하는 새로운 활동 패턴의 개발로 직접 연결되는 새로운 시냅스 연결을 구축한다고 생각합니다. "우리는이 연구가 마비 된 개인이 뇌 컴퓨터 인터페이스 를 사용하는 것을 배우 든, 정상적인 운동 기능을 회복하고자하는 뇌졸중 생존자이든 배움을 원하는 모든 사람에게 적용된다고 생각 합니다. 우리가 운동 학습 중에 뇌를 직접 볼 수 있다면 우리는 새로운 신경 활동 패턴의 형성을 유도하는 과정을 촉진시키는 신경 생김 당 전략을 설계 할 수 있다고 믿는다 "고 말했다.