Krótkie przerwy pomagają mózgowi uczyć się nowych umiejętności

streszczenie

• Naukowcy odkryli, że obudzony i odpoczywający mózg wielokrotnie odtwarza skompresowane wspomnienia o nauce nowej umiejętności.
• Odkrycia dają wgląd w to, w jaki sposób ludzie nabywają umiejętności i mogą pomóc osobom powracającym do zdrowia po udarze lub innym urazie mózgu.

Praktyka jest ważna, aby nauczyć się czegoś nowego. Powtarzanie czynności w kółko zwiększa prawdopodobieństwo jej opanowania. Ale ostatnie badania pokazują, że robienie krótkich przerw może być równie ważne.

Badanie z 2019 r. wykazało, że krótkie, częste przerwy były bardzo ważne w poprawie wydajności w nowym zadaniu. Te krótkie okresy odpoczynku wzmacniają wspomnienia o nowo ćwiczonej umiejętności. Odkrycia podważyły ​​ideę, że tylko długie okresy odpoczynku, takie jak dobry sen w nocy, są niezbędne do wzmocnienia wspomnień o nowo wyuczonej umiejętności. Nie było jednak jasne, w jaki sposób te krótkie przerwy pomagają mózgowi opanować nowe zadanie.

Zespół badawczy kierowany przez Leonardo G. Cohena z Narodowego Instytutu Zaburzeń Neurologicznych i Udaru Udaru (NINDS) w USA postanowił zrozumieć, w jaki sposób krótkie okresy odpoczynku podczas czuwania pomagają w nauce umiejętności. Ich odkrycia zostały opublikowane w czasopiśmie Cell Reports 8 czerwca 2021 r.

Zespół zmapował aktywność mózgu 33 praworęcznych ochotników, którzy nauczyli się wpisywać pięciocyfrowy kod lewą ręką. Fale mózgowe rejestrowano za pomocą czułej techniki skanowania zwanej magnetoencefalografią. Uczestnikom pokazywano kod na ekranie i proszono o wpisanie go tyle razy, ile to możliwe przez 10 sekund, a następnie zrobienie 10-sekundowej przerwy. Powtórzyli ten cykl 35 razy.

Zespół przeanalizował dane za pomocą opracowanego przez siebie programu komputerowego, który pozwolił odszyfrować aktywność fal mózgowych związaną z wpisywaniem każdej liczby w kodzie. Odkryli, że znacznie szybsza wersja aktywności mózgu obserwowana podczas pisania była odtwarzana podczas krótkich okresów odpoczynku (około 20 razy szybciej).

W ciągu pierwszych 11 prób treningowych te skompresowane wersje ćwiczeń były odtwarzane około 25 razy w okresie odpoczynku. Ta liczba była dwa do trzech razy wyższa niż aktywność obserwowana podczas późniejszych okresów odpoczynku lub po zakończeniu eksperymentów.

Naukowcy odkryli również, że uczestnicy, których mózgi powtarzały czynność pisania częściej, wykazywali większe skoki wydajności po każdej próbie niż ci, którzy powtarzali ją rzadziej. Razem odkrycia sugerują, że krótkie okresy odpoczynku pomagają powiązać wspomnienia wymagane do nauczenia się nowej umiejętności.

Zespół zbadał również regiony mózgu, w których wystąpiły powtórki. Zgodnie z oczekiwaniami, aktywność powtórek często miała miejsce w czuciowo-ruchowych obszarach mózgu, które są odpowiedzialne za kontrolowanie ruchów. Zauważyli jednak również aktywność w hipokampie i korze śródwęchowej. Wcześniej nie sądzono, że te regiony odgrywają główną rolę we wspomnieniach potrzebnych do wykonywania nowych zadań.

„Nasze wyniki potwierdzają pogląd, że odpoczynek w stanie czuwania odgrywa równie ważną rolę, jak praktyka w nauce nowej umiejętności” – mówi Cohen. „Wydaje się, że jest to okres, w którym nasze mózgi kompresują i konsolidują wspomnienia tego, co właśnie ćwiczyliśmy. Zrozumienie tej roli odtwarzania neuronowego może nie tylko pomóc w kształtowaniu sposobu, w jaki uczymy się nowych umiejętności, ale także w jaki sposób pomagamy pacjentom odzyskać umiejętności utracone po urazie neurologicznym, takim jak udar”.