“跳舞”实验室的老鼠显示大脑如何完善,然后无意识地执行一个熟练的运动

学习一门复杂的技术动作像系鞋带或演奏乐器需要练习。重复同样的动作后,人们通常开发一个公式化的方式执行任务,甚至可能不需要考虑了。虽然我们完成这样每天重复的任务,所知甚少的关于大脑如何,重复,并完善它们。

现在,马里兰大学医学院的研究员(UMSOM)和他的同事在哈佛大学,有老鼠所示数大脑地区需要共同努力,获得一个技能和复制它完美地与每个老鼠添加自己的个人天赋的形式“跳舞”。

他们的研究发表在2月25日,2022年科学的进步。

“除了基本的好奇心之后找出大脑是如何工作的以及如何学习运动,我们的工作有许多直接的应用。理解健康的大脑学习的条件告诉人们应该如何培养高技能的活动,比如某些运动,”史蒂芬说沃尔夫博士,助理教授在马里兰大学医学院药理学。“更重要的是,有一天希望收集的见解从这个基础研究项目将帮助人们脑损伤或疾病影响运动。”

研究小组训练老鼠研究大脑如何学习和执行新的技能。在这些实验中,大鼠学习压杆在一个特定的方式喝的水。

“在学习的过程,他们开发一个小舞蹈,每个老鼠想出自己的编排,”沃尔夫博士说。“完善他们的技术后,他们继续做任何工作的时候学习:一种动物会挠墙,另一个会利用他们的脚,另一个伸出舌头,同时按下杆。”

这些舞蹈都类似于迷信运动棒球投手执行每次他们最终沥青球,像拉了拉帽子的边缘或抓脚的沙子。

在前的一项研究中,研究小组发现,当研究人员损坏了运动皮层-最外层的老鼠大脑不能学习他们的小舞蹈。然而,一旦他们学会了舞蹈来执行任务,他们可以执行它没有这个大脑区域。在不同的研究中,研究人员发现另一个大脑区域必不可少的学习任务的基底神经节,一个区域在大脑深处。这个地区也在帕金森病的影响。

在最新研究中,研究人员将在一起,问是否运动皮层教基底神经节产生新的技能。他们使用病毒关闭这两个脑区之间的联系。所预期的那样,他们发现没有运动皮层教学基底神经节,老鼠再也不能发展他们的舞蹈。

然后研究人员想看看基底神经节也一起工作与其他大脑区域执行学习技能。他们集中在另一个区域在大脑深处,也有很强的基底ganglia-the丘脑连接。

当研究人员现在中断连接丘脑到基底神经节病毒工具,老鼠仍然压杆,但他们完全失去了他们的特殊学习“舞蹈”。The rats fell back to repeatedly swatting at the lever, just as they all did when they first started to learn the task. Dr. Wolff explained that these simple movements could be produced by other, more basic parts of the brain, like the brainstem.

“这项工作有助于揭示个人的逻辑大脑区域共同控制技能学习和执行,第一步在我们寻求帮助治疗疾病如帕金森病运动运动,和伤害从外伤或中风电机调速部分的大脑,”迪恩·e·艾伯特Reece说,医学博士,博士,工商管理硕士,医学事务执行副总裁,巴尔的摩,和约翰·z和作者k·鲍尔斯杰出的马里兰大学医学院的教授。

其他作者在研究雷蒙德•柯博士和Bence Olveczky,哈佛大学的博士。