研究者は、睡眠中に運動記憶がどのように統合されるかを示しています

ゴールデンステート ウォリアーズのステフィン カリーがフリー スローを行うとき、彼の脳は運動記憶を利用します。 現在、カリフォルニア大学サンフランシスコ校 (UCSF) の研究者は、この種の記憶が睡眠中にどのように統合されるかを示しました。睡眠中は、脳がその日の学習を処理して、何かを行うという身体的行為を潜在意識にします。

2022 年 12 月 14 日に公開された研究 自然、与えられた行動の試行錯誤を検討することによって、脳がこれを行うことを示しています。 類推すると、これは、カリーがこれまでに投げたすべてのフリースローを整理し、的を射たもの、または脳が「十分だ」と判断したものを除くすべてのアクションの記憶を取り除くことを意味します。 その結果、身体の動きを意識することなく、高い精度でフリースローを決めることができます。

一流のアスリートでもミスをする、それがこのゲームの面白さです。 モーターメモリは完璧なパフォーマンスではありません。 予測可能なエラーと予測可能な成功についてです。 エラーが日々安定している限り、脳は『この記憶をロックしよう』と言います。」

Karunesh Ganguly、MD、PhD、神経学教授、UCSF Weill Institute for Neurosciences メンバー

ガングリーと彼のチームは、「ロックイン」プロセスには、脳のさまざまな部分間の驚くほど複雑な通信が含まれており、ノンレム睡眠として知られる深い回復睡眠中に行われることを発見しました。

私たちの意識的な脳は失敗に集中する傾向があるため、睡眠は重要であると、スキルの保持に影響を与える睡眠関連の脳波を以前に特定したガングリー氏は述べています。

「睡眠中、脳は取り込まれたすべての事例をふるいにかけ、成功したパターンを前に出すことができます」と彼は言いました.

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かつては、運動能力の習得には運動皮質だけが必要だと考えられていました。 しかし、近年、より複雑な状況が明らかになりました。

このプロセスをより詳しく調べるために、Ganguly はラットにペレットに手を伸ばすタスクを設定しました。 次に、研究チームは、ノンレム睡眠中の脳の活動を、記憶とナビゲーションを司る海馬、運動皮質、前頭前皮質 (PFC) の 3 つの領域で調べました。

13 日間で、パターンが現れました。

まず、「高速学習」と呼ばれるプロセスで、PFC は海馬と連携し、動物が周囲の空間とその空間内での位置に関する自分の動きを認識できるようになったと考えられます。 この段階では、脳はタスクの練習中に作成されたすべてのアクションとパターンを探索し、比較しているように見えました.

第二に、スローラーニングと呼ばれるプロセスで、PFC は価値判断を行っているように見えました。これは、タスクが成功したときに活性化された報酬センターによって促進された可能性があります。 運動皮質と海馬とのクロストークに関与し、失敗に関連する信号を下げ、成功に関連する信号を上げました.

最後に、領域の電気的活動が同期されると、海馬の役割が減少し、脳がやりがいとして認識したインスタンスが前面に出てきて、「運動記憶」と呼ばれるものに保存されました。

ラットが最初にタスクを学習していたとき、彼らの脳信号はノイズが多く、まとまりがありませんでした。 時間が経つにつれて、ガングリーは信号が同期しているのを見ることができ、ラットは約 70% の確率で成功しました。 それ以降は、成功のレベルが安定している限り、脳は間違いを無視し、運動記憶を維持しているように見えました。 言い換えれば、脳は一定レベルのエラーを予期し始め、運動記憶を更新しません。

NBA プレーヤーと同じように、ラットは世界がどのように機能するかのメンタル モデルに基づいてスキルを習得しました。このモデルは、重力、空間、およびその他の手がかりに関する物理的な経験から作成されました。 しかし、この種の運動学習は、合図と物理的環境が異なる状況に簡単に移行することはできません.

「たとえば、ステフィン・カリーがアバターの世界にいた場合、すべてが変わった場合、彼は最初はそれほど熟練していないように見えるかもしれません」とガングリーは言いました.

習慣を断ち切る最良の方法

カリーが指を怪我して、バスケットのシュートを少し違う方法で学ばなければならなかったとしたら? 研究は答えを提供しました。

「タスクを放棄することは可能ですが、それを行うには、間違いを犯すところまで状況を強調する必要があります」とガングリーは言いました.

研究者がラットのペレット調達タスクにわずかな変更を加えると、ラットはより多くの間違いを犯し、研究者はラットの脳活動にノイズが増えることに気付きました.

この変化は十分に小さかったので、ラットは学習の最初に戻る必要はなく、「限界点」まで戻って、そこからタスクを再学習するだけでした。

しかし、運動記憶は時間内に互いに続く一連の動作として根付いているため、バスケットボールのフリースローのような複雑な動作で運動記憶を変更するには、シーケンス全体を開始するために使用される動作を変更する必要があるかもしれない.

カリーが通常、バスケットボールを投げる前に 2 回バウンドする場合、ガングリー氏は、「1 回または 3 回バウンスするだけで脳を再訓練するのが最善かもしれません。そうすれば、白紙の状態から始めることができます。」