Медленное и быстрое двигательное обучение: ученые выяснили разницу
Способность людей осваивать моторные навыки сильно варьируется. Кто-то обучается новым движениям быстрее, кто-то – медленнее. Группа исследователей из университета Флориды задалась вопросом: существует ли разница в электрической активности коры головного мозга у разных групп людей. Для этого они сравнили данные записей электроэнцфалографии высокого разрешения у людей с высокой и низкой скоростью обучения моторным навыкам. Оценивалось то, как быстро человек восстановит нормальную походку на специализированной беговой дорожке. Подробности о том, чем отличаются ритмы мозга у быстро адаптирующихся людей, опубликованы в журнале eNeuro.
Иллюстрация исследования – участник должен адаптировать походку по дорожке с независимо-движущимися поверхностями для каждой ноги. В процессе эксперимента происходят запись ЭЭГ высокого разрешения. Credit: eneuro (2024). DOI: 10.1523/ENEURO.0515-23.2024.
Люди осваивают моторные навыки с разной скоростью. Одни схватывают на лету и способны умело и быстро адаптироваться к новым движениям, другим же требуется значительное количество времени и сил, чтобы достичь хотя бы небольшого прогресса. Свой вклад вносит и возраст – дети и пожилые люди обучаются хуже, чем молодые взрослые.
Люди по-разному осваивают моторные навыки в связи с различием в активности множества участков головного мозга. В работах с использованием функциональной МРТ показано, что в процессе обучения движениям наибольшую роль играют правая дорсолатеральная префронтальная кора, поясная и зрительная кора, а также кора теменных долей. Чем активнее эти участки были во время обучения, тем быстрее человек осваивал новые навыки.
Ученые из университета Флориды провели исследование, в котором сравнили активность мозга у быстро- и медленно- обучающихся людей. В качестве теста для моторного обучения использовалась ходьба на беговой дорожке Split-Belt – специализированной беговой дорожке, оборудованной двумя независимыми движущимися поверхностями для каждой ноги. Этот инструмент широко используется в реабилитации пациентов с неврологическими нарушениями. Активность головного мозга регистрировался с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ) высокого разрешения. Данный метод отличается от ЭЭГ, используемой в клинической практике, высокой плотностью установки записывающих электродов.
Исследователи запускали беговую дорожку и наблюдали за тем, как быстро человек адаптирует свою походку. В процессе ходьбы по дорожке всем испытуемым проводилась запись ЭЭГ. После чего были созданы две группы – быстро- и медленно- адаптирующихся людей. Ученые сравнили активность головного мозга в процессе адаптации у обеих групп и получили следующие данные — сниженное количество альфа- ритма в заднетеменных и правом затылочном регионах у быстро- адаптирующихся людей, и, наоборот, повышенную активность альфа- и тета- ритма в этих регионах у тех, кто обучался медленнее.
Ученые предполагают, что десинхронизаци альфа- ритма, возникающая у быстро- адаптирующихся людей может быть связана с использованием больших когнитивных ресурсов на интеграцию сенсорной информации (зрительной – в затылочных отделах и соматосенсорной – в заднетеменных) для облегчения адаптации движений ног к разной скорости движущихся поверхностей. Повышенное количество альфа- и тета- ритма у медленно- адаптирующихся людей, по мнению исследователей, связано со сложностью компенсации несоответствия между предполагаемыми и реальными движениями ног. В предыдущих исследованиях показано, что колебания тета- ритма в заднетемнных отделах были ассоциированы с нарушением баланса во время ходьбы.
«В целом, результаты работы закладывают основу для будущих клинических исследований, определяя потенциал для повышения эффективности, точности и персонализации методов реабилитации людей с нарушениями походки», — заключают авторы статьи.
Текст: Вадим Русскин
Exploring Electrocortical Signatures of Gait Adaptation: Differential Neural Dynamics in Slow and Fast Gait Adapters by Jacobsen NA, Ferris DP et al in eNeuro. Published July 2024
doi: 10.1523/ENEURO.0515-23.2024]