Учиться на собственных ошибках полезно и важно, в том числе и для нашей двигательной активности в повседневной жизни.
Канадские ученые проверили гипотезу о том, как физические последствия при совершении ошибок в движении, угрожающие потерей равновесия, способствует улучшению двигательной (или моторной) памяти. Исследование опубликовано в журнале eNeuro.
Известно, что поощрение и наказание улучшают моторное обучение. И, конечно, мозг всегда оценивает потенциальные последствия от возможных ошибок в движениях. Но могут ли улучшить процесс двигательного обучения последствия, угрожающие равновесию (т.е. фактически нашей безопасности)?
Ученые из Университета Саймона Фрезера (Канада) провели исследование, в котором они измеряли сенсомоторную адаптацию, генерализацию и консолидацию двигательной памяти в течение двух сессий тестирования, проведенных с промежутком в одну неделю. В исследовании приняли участие 24 участника (средний возраст 26,5 лет; 11 мужчин, 13 женщин) без каких-либо заболеваний опорно-двигательного аппарата, зрения или неврологических заболеваний. Участники были распределены случайным образом на 2 группы, по 12 человек в каждой.
Участники выполняли различные задания на точную ходьбу, используя при этом специальные призматические линзы. Эти линзы обеспечивали новое зрительно-моторное картрирование предложенной местности. Задание выполнялось на 6-метровой дорожке, в ходе которого участники должны были наступать на предложенную цель/мишень, либо, наоборот, избегать препятствия/мишени.
Сначала участники выполняли адаптационные задания в линзах с нулевой диоптрией (т.е. без смещения поля зрения). Затем участники тренировались с линзами 20 диоптрий, которые обеспечивали новое зрительно-моторное картирование предложенной дорожки. Для экспериментальной группы исследователи разместили скользкую полипропиленовую поверхность с низким коэффициентом трения справа от препятствия и скрыли эту поверхность под черной тканью, покрывающей всю дорожку. Действие линз вызывало отклонение положения стопы от мишени вправо и увеличивало вероятность контакта участников экспериментальной группы со скользкой поверхностью. Затем, для того, чтобы выяснить, было ли сохранено в памяти изученное картирование, участники возвращались к линзам с нулевой диоптрией. И наконец, чтобы выяснить сохранился ли эффект от обучения, участники выполняли аналогичное задание, но уже со смещением мишени в противоположную сторону (то есть влево). Через неделю все задания повторились, но уже ни для одной из групп не применялись скользкие поверхности.
Результаты исследования показали, что во время первых адаптационных заданий каждый участник экспериментальной группы испытал скольжение и допустил больше ошибок по сравнению с исходными испытаниями и по сравнению с контрольной группой. Количество ошибок постепенно уменьшалось и после шестого адаптационного испытания уже ни один из участников не поскользнулся. Что касается сенсомоторной адаптации, то не было обнаружено существенных различий между контрольной группой и экспериментальной на этапах тестирования и адаптации. В целом, неблагоприятные физические последствия, возникающие при ошибочной постановке ноги не влияли на способность адаптироваться к новому зрительно-моторному картированию, вызванному линзами. Интересно, что скорость ходьбы оставалась неизменной как при предварительных испытаниях, так и в фазе адаптации для обеих групп.
Однако более высокая эффективность в обучении отмечалась в экспериментальной группе, которую заставляли ходить по скользкой поверхности («неблагоприятные физические условия»). Оказалось, что в совокупности «неблагоприятные физические условия» при совершении ошибок в движении повышают степень обобщения (или генерализации) различных задач ходьбы с визуальным контролем.
Большая консолидация моторной памяти также произошла в группе, испытавшей «неблагоприятные физические условия». Экспериментальная группа продемонстрировала значительно снижение количества ошибок во время второй сессии тестирования через неделю по сравнению с контрольной группой.
Таким образом, экспериментальная группа лучше обобщала обучение различным задачам ходьбы и продемонстрировала большую консолидацию памяти неделю спустя. Это может указывать на то, что наши двигательные системы настроены на запоминание поведения, которое способствует личной безопасности и обеспечивает важное преимущество в выживании.
Также исследователи предполагают, что ощущения неблагоприятных условий ходьбы при совершении ошибок при постановке стопы могло улучшить моторную память за счет увеличения задействования областей мозга, участвующих в обработке эмоционального возбуждения.
Исследования на людях и других животных дают убедительные доказательства роли миндалевидного тела в формировании и поддержании длительных воспоминаний, связанных с эмоциональным возбуждением. Голубое пятно (LC), тесно связанное с миндалевидным телом, также активируется в ответ на эмоционально возбуждающие стимулы, включая угрозу, и может способствовать кодированию памяти. Кроме того, передняя поясная кора (ACC) активируется в ответ на обнаружение ошибок или удивление и, что интересно, демонстрирует большую спектральную мощность тета-диапазона на основе электроэнцефалографии после потери равновесия во время ходьбы. Миндалевидное тело, LC и ACC прямо или косвенно связаны с моторной корой, мозжечком и базальными ганглиями, каждый из которых участвует в консолидации моторной памяти.
Таким образом, эмоционально заряженный опыт скольжения мог усилить активацию одной или нескольких из этих областей во время заданий и привести к усилению синаптических связей в соответствующих сенсомоторных областях, где память о выученном картрировании была помечена для консолидации. Эта идея напоминает гипотезу эмоциональной маркировки, которая пытается объяснить, как и почему лучше запоминаются эмоционально возбуждающие события.
Текст: Виктория Киричок