Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Σαν Φρανσίσκο: Όταν ο Στεφ Κάρι των Golden State Warriors εκτελεί μια ελεύθερη βολή, ο εγκέφαλός του αντλεί από την κινητική μνήμη. Τώρα ερευνητές του Πανεπιστημίου του Σαν Φρανσίσκο (UCSF) έδειξαν πώς αυτό το είδος μνήμης παγιώνεται κατά τη διάρκεια του ύπνου, όταν ο εγκέφαλος επεξεργάζεται τη μάθηση της ημέρας για να κάνει τη φυσική πράξη του να κάνει κάτι υποσυνείδητο. Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στις 14 Δεκεμβρίου 2022, στο Nature, δείχνει ότι ο εγκέφαλος το κάνει αυτό επανεξετάζοντας τις δοκιμές και τα λάθη μιας συγκεκριμένης ενέργειας. Στην αναλογία, αυτό σημαίνει ότι ταξινομούνται όλες οι ελεύθερες βολές που έχει ρίξει ποτέ ο Curry, ξεσκαρτάροντας τη μνήμη όλων των ενεργειών εκτός από εκείνες που πέτυχαν το στόχο ή που ο εγκέφαλος αποφάσισε ότι ήταν “αρκετά καλές”. Το αποτέλεσμα είναι η ικανότητα να εκτελεί την ελεύθερη βολή με μεγάλη ακρίβεια χωρίς να χρειάζεται να σκεφτεί τις σωματικές κινήσεις που απαιτούνται.
“Ακόμη και οι κορυφαίοι αθλητές κάνουν λάθη, και αυτό είναι που κάνει το παιχνίδι ενδιαφέρον”, δήλωσε ο Karunesh Ganguly, MD, Ph.D., καθηγητής νευρολογίας και μέλος του Ινστιτούτου Νευροεπιστημών Weill του UCSF. “Η κινητική μνήμη δεν αφορά την τέλεια απόδοση. Πρόκειται για προβλέψιμα λάθη και προβλέψιμες επιτυχίες. Εφόσον τα λάθη είναι σταθερά από μέρα σε μέρα, ο εγκέφαλος λέει: “Ας κλειδώσουμε αυτή τη μνήμη”. Ο Ganguly και η ομάδα του διαπίστωσαν ότι η διαδικασία του “κλειδώματος” περιλαμβάνει κάποια εκπληκτικά πολύπλοκη επικοινωνία μεταξύ διαφορετικών τμημάτων του εγκεφάλου και λαμβάνει χώρα κατά τη διάρκεια του βαθύ αναπαυτικού ύπνου που είναι γνωστός ως μη-REM ύπνος. Ο ύπνος είναι σημαντικός επειδή οι συνειδητοί εγκέφαλοί μας τείνουν να εστιάζουν στις αποτυχίες, δήλωσε ο Ganguly, ο οποίος προηγουμένως εντόπισε τα εγκεφαλικά κύματα που σχετίζονται με τον ύπνο και επηρεάζουν τη διατήρηση δεξιοτήτων. “Κατά τη διάρκεια του ύπνου, ο εγκέφαλος είναι σε θέση να κοσκινίσει όλες τις περιπτώσεις που έχει λάβει και να αναδείξει τα μοτίβα που ήταν επιτυχημένα”, είπε. Οι γήινες κινητικές δεξιότητες δεν θα λειτουργούσαν στον πλανήτη Πανδώρα στο “Avatar Κάποτε πίστευαν ότι η εκμάθηση κινητικών δεξιοτήτων απαιτούσε μόνο τον κινητικό φλοιό. Αλλά τα τελευταία χρόνια έχει προκύψει μια πιο σύνθετη εικόνα. Για να εξετάσει αυτή τη διαδικασία πιο προσεκτικά, ο Ganguly έβαλε τους αρουραίους να βάλουν ως αποστολή να φτάσουν για σφαιρίδια. Στη συνέχεια, η ομάδα εξέτασε την εγκεφαλική τους δραστηριότητα σε τρεις περιοχές κατά τη διάρκεια του ύπνου NREM: τον ιππόκαμπο, που είναι η περιοχή που είναι υπεύθυνη για τη μνήμη και την πλοήγηση, τον κινητικό φλοιό και τον προμετωπιαίο φλοιό (PFC). Κατά τη διάρκεια 13 ημερών, προέκυψε ένα μοτίβο.
Πρώτον, σε μια διαδικασία που ονομάζεται “γρήγορη μάθηση”, ο PFC συντονίστηκε με τον ιππόκαμπο, επιτρέποντας πιθανότατα στο ζώο να αντιλαμβάνεται την κίνησή του σε σχέση με τον χώρο γύρω του και τη θέση του στον χώρο αυτό. Σε αυτή τη φάση, ο εγκέφαλος φάνηκε να εξερευνά και να συγκρίνει όλες τις ενέργειες και τα μοτίβα που δημιουργήθηκαν κατά την εξάσκηση στην εργασία.
Δεύτερον, σε μια διαδικασία που ονομάζεται αργή μάθηση, το PFC φάνηκε να κάνει κρίσεις αξίας, πιθανώς καθοδηγούμενες από κέντρα ανταμοιβής που ενεργοποιούνταν όταν η εργασία ήταν επιτυχής. Συμμετείχε σε διασταυρούμενη επικοινωνία με τον κινητικό φλοιό και τον ιππόκαμπο, χαμηλώνοντας τα σήματα που σχετίζονται με τις αποτυχίες και ανεβάζοντας αυτά που σχετίζονται με τις επιτυχίες.
Τέλος, καθώς η ηλεκτρική δραστηριότητα των περιοχών συγχρονιζόταν, ο ρόλος του ιππόκαμπου μειωνόταν και οι περιπτώσεις που ο εγκέφαλος είχε σημειώσει ως ανταμειβή έρχονταν στο προσκήνιο, όπου αποθηκεύονταν σε αυτό που ονομάζουμε “κινητική μνήμη”.
Ενώ οι αρουραίοι μάθαιναν αρχικά την εργασία, τα εγκεφαλικά τους σήματα ήταν θορυβώδη και ανοργάνωτα. Με την πάροδο του χρόνου, ο Ganguly μπορούσε να δει τα σήματα να συγχρονίζονται, μέχρι που οι αρουραίοι πετύχαιναν περίπου το 70 τοις εκατό του χρόνου. Μετά από αυτό το σημείο, ο εγκέφαλος φαινόταν να αγνοεί τα λάθη και να διατηρεί την κινητική μνήμη όσο το επίπεδο επιτυχίας ήταν σταθερό. Με άλλα λόγια, ο εγκέφαλος αρχίζει να περιμένει ένα ορισμένο επίπεδο λάθους και δεν ενημερώνει την κινητική μνήμη. Ακριβώς, όπως οι παίκτες του NBA, οι αρουραίοι κατέκτησαν μια δεξιότητα με βάση ένα νοητικό μοντέλο για το πώς λειτουργεί ο κόσμος, το οποίο δημιούργησαν από τη φυσική τους εμπειρία με τη βαρύτητα, τον χώρο και άλλες ενδείξεις. Αλλά αυτό το είδος της κινητικής μάθησης δεν θα μεταφερόταν εύκολα σε μια κατάσταση όπου οι ενδείξεις και το φυσικό περιβάλλον ήταν διαφορετικά. “Αν όλα αυτά άλλαζαν, για παράδειγμα, αν ο Στεφ Κάρι βρισκόταν στον κόσμο του “Avatar”, ίσως να μην φαινόταν αρχικά τόσο ικανός”, δήλωσε ο Ganguly.
Ο καλύτερος τρόπος για να σπάσετε μια συνήθεια
Τι θα γινόταν αν ο Κάρι χτύπαγε ένα δάχτυλο και έπρεπε να μάθει να ρίχνει καλάθια λίγο διαφορετικά; Η μελέτη έδωσε μια απάντηση. “Είναι δυνατόν να ξεμάθεις μια εργασία, αλλά για να το κάνεις αυτό, πρέπει να στρεσάρεις την κατάσταση σε σημείο που να κάνεις λάθη”, δήλωσε ο Ganguly. Όταν οι ερευνητές έκαναν μια μικρή αλλαγή στην εργασία προμήθειας σφαιριδίων στους αρουραίους, οι αρουραίοι έκαναν περισσότερα λάθη και οι ερευνητές είδαν περισσότερο θόρυβο στην εγκεφαλική δραστηριότητα των αρουραίων. Η αλλαγή ήταν αρκετά μικρή ώστε οι αρουραίοι δεν χρειάστηκε να πάνε μέχρι την αρχή της μάθησής τους, παρά μόνο μέχρι το “σημείο θραύσης”, και να ξαναμάθουν την εργασία από εκεί. Αλλά επειδή η κινητική μνήμη εμπεδώνεται ως ένα σύνολο κινήσεων που ακολουθούν η μία την άλλη στον χρόνο, δήλωσε ο Ganguly, η αλλαγή της κινητικής μνήμης σε μια σύνθετη κίνηση, όπως η ελεύθερη ρίψη μιας μπάλας μπάσκετ, μπορεί να απαιτήσει την αλλαγή μιας κίνησης που χρησιμοποιείται για να ξεκινήσει όλη η ακολουθία. Αν ο Curry αναπηδά συνήθως μια μπάλα μπάσκετ δύο φορές πριν ρίξει, είπε ο Ganguly, “ίσως είναι καλύτερο να επανεκπαιδεύσουμε τον εγκέφαλο αναπηδώντας την μόνο μία ή τρεις φορές. Με αυτόν τον τρόπο, θα ξεκινήσετε με μια καθαρή αρχή”.