어떻게 하드 와이어 장기 근육 기억을 연습합니까?
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자전거를 타거나 테니스 공을 제공하는 방법을 배웠다면 이러한 행동과 관련된 근육 기억을 결코 잊을 수없는 이유는 무엇입니까? 신경 과학자 팀은 최근에 장기간의 운동 기억을 통합 한 새로운 메커니즘을 찾아 냈습니다.
2015 년 3 월 연구, "소뇌 전엽 학습에서의 포스트 트레이닝 기간 동안의 메모리 통합 모델링"은 국립 과학 아카데미 회보에 발표되었습니다.
모든 운동 선수, 음악가, 외과 의사 또는 정기적으로 운동 기술을 수행하는 사람은 연습을 통해 미세 조정됩니다. 반복을 통해 운동 능력을 자동으로 연습 할 수 있습니다. 신경 장애가없는 사람이라면 키보드로 타이핑하거나 차를 운전하거나 신발 끈을 매는 것과 같은 일상적인 활동이 시간 경과에 따라 자동으로 실행됩니다. 운동 능력의 형성을 장기 기억으로 통합하고 강화시키는 뇌에서 어떤 일이 일어나고 있습니까?
소뇌는 근육 기억의 좌석이다
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내가 자랄 때, 나의 아버지, Richard Bergland, MD는 나의 테니스 코치였다. 우리 아빠는 신경 외과 의사이자 전국적인 테니스 선수였습니다. 그는 "볼의 눈"이 수술실에서의 자신의 숙련도와 직접적으로 관련이 있다고 믿었습니다. 그는 "나는 절대적으로 긍정적입니다. 신경 외과 의사가되는 것은 공에 대한 내 눈의 직접적인 결과입니다."
외과 매듭을 매거나 라켓의 달콤한 자리에 타격을 가하는 동안 눈을 표적에 고정시키는 기능은 vestibulo-ocular reflex (VOR)라고하며 소뇌의 기능입니다. 새로운 연구에 따르면 소뇌의 Purkinje 세포와 장기 운동 기억을 형성하기 위해 함께 작용하는 전정 핵 뉴런 사이의 연결이 밝혀졌습니다.
1970 년대 코치로서, 아빠는 "크리스, 모든 뇌졸중으로 소뇌의 푸 루킨 세 (Purkinje) 세포에있는 근육 기억을 망치질하고 단조하는 것에 대해 생각해보십시오."
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아버지가 언급했던 장기 운동 기억에 대한 전통적인 견해는 근육 기억이 뿌리 키예 (Purkinje) 세포에 평행 한 섬유 시냅스의 장기 우울증 (LTD)의 결과라고 제안한 "Marr-Albus model" 소뇌. '장기 우울증'의 결과는 운동의 유동성과 정밀 조정 된 운동 능력의 정밀도를 허용하는 자극 후 활동을 감소시킵니다.
2015 년 3 월 연구 결과는 일본 전기 통신 대학 (University of Electro-Communications)과 RIKEN Brain Science Institute (샌디에고)와 캘리포니아 대학 (University of California, San Diego) 연구원의 공동 연구 결과입니다.
연구자들은 장기적인 운동 기억의 형성을 설명하기 위해 소뇌의 여러 소성 메커니즘을 통합 할 수있었습니다. 그들의 발견은 소뇌 피질과 소뇌 / 전정 핵의 다중 가소성 기전이 장기간의 운동 기억 형성에 관여 함을 시사한다.
이 새로운 연구를 위해 Tadashi Yamazaki와 동료들은 장기 강화 (LTP)를 통합 한 안구 운동의 운동 동익 반사 운동 (optocinetic reflex, OKR)을위한 수학적 모델을 기반으로 시뮬레이션을 개발했습니다. 이것은 전정 핵 뉴런의 시냅스에서의 자극에 따른 효능 증가 상태입니다.
optokinetic 반사는 saccade와 눈의 부드러운 추적 동작의 조합입니다. OKR은 개인이 눈으로 테니스 공과 같이 움직이는 물체를 따라갈 때 나타납니다. 물체가 시야 밖으로 이동할 때 반사적 반응은 눈이 물체를 처음봤을 때의 위치로 되돌아가는 것입니다. 이 반사는 일반적으로 생후 약 6 개월에서 발생합니다.
새로운 연구에 사용 된 모델은 함께 작용하고 시너지 효과를 발휘하는 두 개의 서로 다른 소성 지점을 통합했습니다. 1 시간 동안 훈련을하면 OKR 게인이 단기간에 증가하게되고, 장기간 우울증이 원인이 된 것으로 나타났습니다.
흥미롭게도,이 훈련을 하루에 한 번 반복하면 훈련 후에 OKR 증가 수준이 점차적으로 증가했지만 훈련 중에는 그렇지 않았습니다. 이것은 전정 신경핵이 책임있는 것으로 판명 된 시냅스 연결의 장기 강화 및 강화를 이끌었다.
연구진은 일부 유전자 조작 마우스에서 이전에보고 된 vestibulo-ocular reflex (VOR)의 변화와 일치하는 OKR 게인 변화를 재현 할 수 있었다.
결론 : 소총은 스포츠와 삶의 운동 기억의 핵심입니다.
연구진은 1 시간의 훈련 후 Purkinje 세포에서 단기 기억이 형성되면 전정 핵 신경 세포로 이동하여 장기간의 운동 기억으로 통합 시킨다는 결론을 내렸다.
이러한 결과는 경기장을 넘어 영향을 미칩니다. 최근 Purkinje 세포와 비정상적인 소뇌 기능은 자폐 스펙트럼 장애 (ASD)와 연관되어있다. 이 연구는 ASD에 대한 중재 및 치료에 대한 새로운 단서를 제공 할 수 있습니다.
이것은 소뇌를 연구하는 매우 흥미 진진한시기입니다. 소뇌에 대한 혁명적 인 발견은 빠른 속도로 발표되고 있습니다. The Athlete 's Way 에서 소뇌에 관한 최신 정보를 확인하십시오.
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