大脑是如何为运动和动作做准备的

我们的行为很大程度上取决于我们如何以正确的顺序控制、组织和执行动作。以写作为例。如果我们不在一页纸上一笔一笔地画，我们一个字也写不出来。

然而,运动技能(单个的或连续的行动通过练习变得毫不费力)当神经系统疾病破坏了连续运动的计划和控制时，就会变得非常难以学习和恢复。当一个人有障碍时，例如运动障碍或口吃，某些技能不能以流畅和协调的方式进行。

传统上科学家们相信在一系列的动作中，每个动作在大脑中紧密相连，一个动作触发下一个动作。但如果这是正确的，那么我们如何解释测序中的错误呢?例如，为什么我们会把“form”打错，而不是“from”?

一些研究人员认为在我们开始一系列行动之前，大脑会同时回忆和计划所有的项目。它准备一个映射，其中每个项都有一个相对于其在序列中的顺序的激活戳。它们相互竞争，直到激活更强的物品获胜。它“出来”用于执行，因为它更“准备好了”——例如，我们首先在单词“from”中键入“f”——然后从映射中删除它。这个过程称为竞争性排队，在其余的操作中重复进行，直到我们以正确的顺序执行序列中的所有项。

这一观点认为大脑在任何动作之前都会同时激活运动发生在2002年的一项研究证实了这一点．当猴子在画形状时(比如画三角形的三笔)，研究人员发现，在动作开始之前，每一笔都有同时存在的神经模式。激活的强度可以预测特定动作在执行中的位置。

规划和排队

到目前为止，人们还不知道这种激活系统是否用于人脑。我们也不知道当我们根据动作在序列中的位置准备它们时，动作是如何排队的。然而最近的研究来自班戈大学和伦敦大学学院的神经科学家的研究表明，大脑中同时存在计划和竞争性排队人类的大脑了。

在这项研究中，研究人员很想知道大脑是如何为执行打字或弹钢琴等良好学习的动作序列做准备的。参与者接受了为期两天的训练，在一项基于计算机的任务中将抽象形状与五指序列配对。他们通过观察屏幕上显示的手部图像上的一个小点从一根手指移动到另一根手指，并在响应设备上按下相应的手指来学习这些序列。这些序列是两种不同节奏的手指顺序的组合。

第三天，参与者必须根据屏幕上出现的抽象形状，完全凭记忆做出正确的顺序大脑的活动被记录。

通过观察大脑信号，研究小组能够分辨出参与者在计划和执行动作时的神经模式。研究人员发现，在动作开始的几毫秒前，所有的手指按压都以有序的方式排队和“堆叠”。手指按压的激活模式反映了它们在随后立即执行的序列中的位置。这种竞争的排队模式表明，大脑通过将单个动作按照正确的顺序组织起来来准备序列。

研究人员还观察了这种预备排队活动是否在具有不同节奏或不同手指顺序的不同序列中共享，并发现确实如此。竞争性排队机制充当了一个模板，将每个动作引导到一个位置，并为准确生成新序列提供了基础。通过这种方式，大脑保持足够的灵活性和效率，通过使用这种预备模板来组织序列，从而准备好产生未知的序列组合。

有趣的是，准备模式的质量可以预测参与者生成序列的准确性。换句话说，在执行序列之前，活动或动作分离得越好，参与者就越有可能正确地执行序列。另一方面，错误的存在意味着为行动准备的模式队列定义不明确，而且往往是混合的。

通过知道我们的行动是如何预先计划好的大脑，研究人员将能够找出执行平稳和准确的运动序列的参数。这可能会导致更好地理解在顺序学习和控制障碍中发现的困难，如口吃和运动障碍。它还可以帮助开发新的康复或治疗技术，优化运动计划，使患者能够更熟练地控制动作序列。

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