• 2014年9月13日

    日研究人员成功掌握了与运动记忆有关的脑活动

          东京9月13日电,从事体育运动时,由于不断练习,此前无法完成的新动作也能完成了,而且一旦掌握了这个动作,此后就能够简单重复了。这说明我们的脑拥有运动学习功能,能够“形成”新的运动记忆并“回想起”这一记忆。但是,这种能力是通过什么样的脑活动形成的则一直没有弄清。

        高知工科大学综合研究所讲师门田宏,东京大学研究生院助教、现任脑信息通信融合研究中心主任研究员平岛雅也,东京大学教授野崎大地率领的研究小组在新一期的美国《神经科学杂志》上报告说,他们通过实验,在称为“主要运动皮质区”的脑部位发现了与运动记忆有关的脑活动生成的机制。

        利用这一成果,将有望通过脑信号来判断体育训练和康复治疗的效果,促进开发预测动作是否会成功的“人为失误预防系统”以及利用脑信息来控制机械的脑机接口技术等,从而为教育、医疗和信息技术的发展做出贡献。

        研究小组在第一个实验中,让接受测试者用手抓住机器人的机械臂,通过运动手腕将屏幕上的光标从开始点笔直地移动到目的地,同时通过机器人的机械臂增加外部干扰,然后利用经颅磁刺激技术调查了主要运动皮质区的活动发生了何种变化。

        结果发现,在没有外部干扰的情况下,接受测试者能够将光标笔直地移动到随机显示的8个方向的位置,在出现来自右方的干扰后,虽然动作会严重向右方偏移,但是随着学习,最终也几乎能够笔直地将光标移动到目标位置。

        研究小组经过调查发现,在没有外部干扰的时候,脑在手腕肌肉将做出弯曲动作时反应最大,但是在有干扰的环境下,则又向右旋转为将做外展腕(桡屈)动作时反应最大。也就是说,在新的环境下学习运动时,脑新形成了适应环境的活动,在动作开始前,就能够回忆起这种运动记忆。

        第二个实验则是单手运动时受到右方向干扰,双手运动时受到左方向干扰。结果发现,经过学习,接受测试者也能够掌握两种环境,几乎能够能够笔直地将光标移动到目标位置。这显示适应两种不同的干扰时,脑活动模式也能根据干扰方向进行不同的旋转,而且研究小组发现,适应右方向的干扰时,脑的反应很大,但是适应左方向的干扰时则没有太大反应,也就是说,脑能够根据各个环境灵活地切换运动记忆。

        第三个实验则是目标位置为浅蓝色时会受到右方向干扰,为紫红色时会受到左方干扰。结果发现接受测试者无法以颜色的变化为线索切换运动,在这种难以掌握的环境下,即使经过多次训练之后,在开始动作前和开始动作后脑部都没有变化。这显示如果无法同时适应多种环境时,脑活动不会根据环境发生变化。

        研究小组认为,此次研究显示,脑活动的变化与是否能够学习运动有关,这个结果有助于理解运动学习的机制,开发有效的运动训练方法。此外,如果能够掌握被回忆起的运动记忆,在做出动作前,就可以预测动作是否能够成功。(新华社)
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