Мозжечок играет ключевую роль в долговременной моторной памяти: новое исследование Гарварда

CogniFit on 29 октября, 2024

Новое исследование, проведённое в Гарвардской школе инженерных и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS), позволило сделать революционные выводы о формировании памяти, в частности о том, как мозг формирует долговременные двигательные навыки. В исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) и обсуждаемом в ScienceDaily, учёные определили, что мозжечок необходим для развития и сохранения долгосрочных двигательных воспоминаний, таких как езда на велосипеде, отличая его от областей, участвующих в формировании краткосрочных моторных навыков. Это исследование углубляет наше понимание того, как формируются и сохраняются воспоминания, указывая на потенциальные достижения в области реабилитации и вмешательства при когнитивных нарушениях, связанных с двигательной активностью.

Мозжечок играет ключевую роль в долговременной моторной памяти. Фото Shutterstock

История исследований памяти

В нейронауке считается, что различные виды памяти связаны с определёнными областями мозга. Декларативные воспоминания, такие как запоминание имени или даты, опираются на медиальную височную долю (MTL). Исследования показывают, что повреждение MTL значительно влияет на способность человека сохранять долгосрочные декларативные воспоминания, в то время как кратковременная память остаётся незатронутой. Примечательно, что люди с повреждением MTL по-прежнему могут обучаться и вспоминать двигательные навыки, что позволяет предположить, что двигательной памятью управляют другие области мозга.

На протяжении многих лет исследователи выдвигали гипотезы о том, что мозжечок играет определённую роль в формировании этих двигательных навыков. Однако точное понимание роли мозжечка в проведении различий между кратковременной и долговременной двигательной памятью было сложным и до сих пор недостаточно ясным.

Как проводилось исследование

Исследование возглавляли Морис Смит, профессор биоинженерии Гордон Маккей в SEAS, и Алкис Хаджиосиф, постдокторский научный сотрудник SEAS и Массачусетской больницы общего профиля, а также соавтор Триша Гибо (Tricia Gibo). Их работа была вдохновлена предыдущими исследованиями, показавшими противоречивые результаты в отношении памяти на двигательные навыки у пациентов с повреждением мозжечка.

Смит и Хаджиосиф предположили, что эти несоответствия могут быть вызваны различиями в интервалах между попытками обучения — так называемым «окном памяти». В отличие от предыдущих исследований, они сосредоточились на изучении этого временного интервала между испытаниями, полагая, что более длительные промежутки могут предъявлять более высокие требования к роли мозжечка в долговременной двигательной памяти.

Команда проанализировала исходные данные двух предыдущих исследований двигательного поведения людей с мозжечковой недостаточностью, в частности, изучила время выполнения пробных упражнений. Они также проанализировали более десятка исследований, посвященных влиянию дегенерации мозжечка на выполнение двигательных заданий, и выявили устойчивую связь между более длительным периодом запоминания и ухудшением памяти у пациентов с поражением мозжечка.

Краткий обзор методологии:

  • Источники данных: Исходные данные двух предыдущих исследований и дополнительные данные более десятка смежных исследований.
  • Участники: Лица с дегенерацией мозжечка и здоровые люди.
  • Задания: Задачи на освоение двигательных навыков с различными межпробными интервалами.
  • Анализ данных: Сравнение показателей в короткоинтервальных и длинноинтервальных испытаниях.

Ключевые инновации данного исследования

В отличие от предыдущих исследований, в которых основное внимание уделялось двигательной активности людей с поражением мозжечка, данное исследование позволило по-новому взглянуть на роль временных интервалов между испытаниями. Новое внимание к «окнам памяти» позволило объяснить, почему пациенты с повреждением мозжечка относительно хорошо справлялись с заданиями с короткими интервалами, но испытывали трудности с заданиями, требующими более длительных интервалов. Этот инновационный подход позволил учёным по-новому интерпретировать предыдущие данные и выявил уникальный вклад мозжечка в долговременную моторную память, не зависящую от краткосрочных моторных навыков.

Основные выводы исследования

Исследование позволило сделать несколько важных выводов:

  1. Мозжечок и долговременная двигательная память: Мозжечок необходим для формирования и сохранения долговременной двигательной памяти, что позволяет запоминать сложные моторные навыки, такие как езда на велосипеде, в течение длительного времени.
  2. Области формирования кратковременной и долговременной памяти: Это исследование подтвердило, что в то время как кратковременные двигательные навыки не зависят в значительной степени от мозжечка, долговременная двигательная память зависит от него, что аналогично тому, как декларативные воспоминания обрабатываются в различных областях мозга.
  3. Роль «окон памяти»: Исследователи обнаружили, что нарушения двигательной обучаемости у пациентов с дегенерацией мозжечка усиливаются при увеличении интервалов между испытаниями, что подчёркивает важность временных рамок для сохранения навыков.
  4. Сложность задач и сохранение памяти: Более сложные двигательные задания, требующие более продолжительных перерывов между повторениями, выявили заметную разницу в производительности между здоровыми людьми и людьми с мозжечковыми нарушениями.
  5. Межпробный интервал как диагностический показатель: Полученные данные позволяют предположить, что манипуляции с межпробным интервалом могут служить диагностическим инструментом для оценки мозжечковой функции у пациентов с дефицитом двигательных навыков.

Значение для науки, медицины и общества

Результаты этого исследования имеют глубокое значение для различных областей:

  • Нейронауки и исследования памяти: Это исследование открывает новые возможности для понимания функций мозга и механизмов хранения памяти, устанавливая, что мозжечок играет центральную роль в долговременной двигательной памяти. Оно также может помочь прояснить закономерности ухудшения памяти при таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера и другие нейродегенеративные заболевания.
  • Медицина и реабилитация: Это открытие может повлиять на реабилитационную практику для людей с двигательными нарушениями. Понимание того, как скорректировать время сеансов терапии для максимального сохранения памяти, может улучшить терапевтические результаты для пациентов с повреждениями мозжечка или дегенеративными заболеваниями.
  • Образование и тренировка навыков: Для образовательных методик, связанных с двигательными навыками — например, обучение игре на инструменте или освоение спортивных навыков — оптимизация интервалов между тренировками может привести к более эффективному освоению навыков и их долгосрочному закреплению. Образовательные программы могут выиграть, если включить эти знания в учебные планы.
  • Понимание обществом расстройств памяти: Для широкой общественности это исследование может повысить осведомлённость о природе расстройств памяти, подчеркнув, что дефицит памяти может избирательно влиять на определённые умения. Такое более глубокое понимание может помочь развеять сомнения в отношении неврологических заболеваний и вызвать большее эмпатии к тем, кто испытывает проблемы с двигательной памятью.

Выводы

Результаты этого исследования, проведённого под руководством специалистов Гарварда, добавляют новый уровень понимания процессов формирования памяти в мозге, подчёркивая уникальную роль мозжечка в развитии устойчивых двигательных навыков. Показывая, как интервал между тренировками влияет на сохранение моторных навыков, это исследование не только разрешает давние вопросы о работе мозжечка, но и предлагает практическое применение в здравоохранении, образовании и других сферах.

Эти выводы подчеркивают важность регулярных тренировок памяти и навыков, особенно когда речь идет о развитии когнитивных способностей и их сохранении. Примером тому служат программы тренировки памяти, такие как CogniFit, которые предлагают упражнения, направленные на развитие различных аспектов памяти. CogniFit позволяет проводить индивидуальные тренировки, которые адаптируются к конкретным потребностям каждого пользователя. Подобные программы могут заложить основу для будущих исследований и предложить оптимизированные стратегии тренировки памяти и двигательных навыков, что положительно скажется на качестве жизни людей с различными формами нарушения памяти.

В будущем можно будет изучить, поможет ли корректировка интервалов между тренировками тем, у кого повреждён мозжечок, что в перспективе может привести к созданию целевых методов лечения, позволяющих обойти эти ограничения. Пока же ясно одно: каждый раз, когда вы вспоминаете, как ездить на велосипеде или печатать на клавиатуре, вы должны благодарить свой мозжечок.