सेरिबैलम खेल और जीवन में हमें “बिना जाने पहचाने” की मदद करता है

नए शोध से पता चलता है कि सेरिबैलम यह सुनिश्चित करता है कि अभ्यास सही बनाता है।

“जहां पक जा रहा है, वहां स्केट करें, न कि वह कहां है। एक अच्छा हॉकी खिलाड़ी खेलता है जहां पक है; एक महान हॉकी खिलाड़ी खेलता है, जहाँ पक होने वाली है। ”-वेने ग्रेट्ज़स्की

आइस हॉकी के दिग्गज वेन ग्रेट्ज़की को कहा जाता है कि उन्हें कथित रूप से कहा जाने वाला कहावत कहा जाता है, “स्केट जहां पक होने जा रहा है,”, जिसकी व्याख्या वर्षों से अनगिनत एथलेटिक प्रशिक्षकों और व्यवसायिक कर्मचारियों द्वारा शाब्दिक और लाक्षणिक रूप से की जाती रही है। उदाहरण के लिए, 2007 में गेम बदलने वाले आईफोन के अनावरण की पूर्व संध्या पर, स्टीव जॉब्स को यह कहते हुए उद्धृत किया गया था, “एक पुराना वेन ग्रेट्ज़की उद्धरण है जो मुझे पसंद है। ‘मुझे संदेह है कि पक कहाँ जा रहा है, वह कहाँ नहीं है।’ और हमने हमेशा Apple में ऐसा करने की कोशिश की है। बहुत, बहुत शुरुआत के बाद से। और हम हमेशा करेंगे। ”

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पेशेवर खेल की दुनिया में स्वचालित रूप से “स्केट जहां पुक जा रहा है” के लिए मस्तिष्क यांत्रिकी और मोटर कौशल की आवश्यकता होती है, जो रोजमर्रा की चीजों को काम करने या अपनी कार चलाने के लिए बाइक चलाने जैसी वास्तविक दुनिया की मोटर कौशल के समान है। सुपरमार्केट। इसी तरह के मोटर कौशल के कुछ विदेशी उदाहरणों में रश-आवर ट्रैफिक में डाउनटाउन टोक्यो के माध्यम से एक रिक्शा को नेविगेट करना या सटीक मोटर कौशल शामिल हो सकते हैं, जो एक धुएं से भरे पब में देख सकते हैं, जहां लेजर फोकस के साथ डार्ट फेंकने वाला जेडी मास्टर आंतरिक हंसी को पार करता है हर बार कमरा।

अभ्यास के साथ, अधिकांश लोग विभिन्न परिस्थितियों में एक स्थिर या चलते हुए बुल्सआई लक्ष्य को हिट करने के लिए सीखने के “स्पष्ट” बौद्धिक ज्ञान के साथ-साथ मोटर कौशल को स्वचालित रूप से और बिना पकाए बिना कैसे “कौशल” का सहज ज्ञान प्राप्त कर सकते हैं।

सामान्यतया, स्पष्ट मोटर नियंत्रण में ऐसी गतिविधियाँ शामिल होती हैं जिनका आप वर्णन कर सकते हैं या घोषणात्मक भाषा का उपयोग कर प्रदर्शन करना सीख सकते हैं और अंतर्निहित मोटर नियंत्रण में सूक्ष्मता से समन्वित आंदोलनों को शामिल किया जाता है जो आप केवल बहुत अभ्यास, अभ्यास के बाद तरलता और सटीकता के साथ प्रदर्शन करना सीख सकते हैं।

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इस ब्लॉग पोस्ट को टाइप करने के लिए उपयोग किए जाने वाले मोटर कौशल के एक अनुमानात्मक दृष्टिकोण से: कई टच-टाइपिस्ट अपने QWERTY कीबोर्ड को देखे बिना प्रति मिनट एक-सौ-से-अधिक शब्द टाइप कर सकते हैं। लेकिन आश्चर्यजनक रूप से, अधिकांश विशेषज्ञ टाइपिस्टों के पास कोई स्पष्ट या घोषणात्मक स्मृति नहीं है जहां सभी पत्र कुंजी भौतिक रूप से कीबोर्ड पर स्थित हैं। हालाँकि, एक बार टच-टाइपिंग का अनुभव रखने वाला कोई व्यक्ति ब्रेल जैसी लकीरों पर प्रत्येक तर्जनी को रखता है जो “एफ” और “जे” की घरेलू कुंजी को परिभाषित करता है – वह या वह बिजली की तेज टाइपिंग गति को आसानी से प्राप्त कर सकता है।

क्योंकि मैंने हाई स्कूल में टच-टाइपिंग के लिए आवश्यक अंतर्निहित और स्पष्ट मोटर कौशल सीखा है, मैं तेजी से चाबी को देखने के बिना पूर्वकाल अंधेरे में चेतना पैराग्राफ की इस धारा को स्थानांतरित कर रहा हूं। जैसे जल्दी लाल लोमड़ी आलसी भूरे रंग के कुत्ते पर कूदती है, या वेन ग्रेट्ज़की की हॉकी स्केट्स पर, मेरी उंगलियाँ कीबोर्ड के पार फिसल सकती हैं और पूरे वाक्य को पूरा करने के लिए वर्णमाला के प्रत्येक अक्षर पर सटीक हमला कर सकती हैं और मेरे दिमाग से विचार पूरी तरह से प्रक्रिया कर सकते हैं हाथ में लिया काम।

सेरिबैलम (“छोटे मस्तिष्क के लिए लैटिन”) लाल रंग में।

स्रोत: जीवन विज्ञान डेटाबेस / विकिपीडिया कॉमन्स

तंत्रिका विज्ञान के दृष्टिकोण से, कोई भी पूछ सकता है: इन सभी मोटर कौशल में “जानने” के दोनों स्पष्ट पहलुओं को शामिल किया गया है, वास्तव में आप अपनी मांसपेशियों को क्या करना चाहते हैं और “जानने-बिना-जानने” के अधिक सहज छठे अर्थ में कहां और कैसे आपको अपने शरीर के कुछ हिस्सों को सामान्य रूप से स्थानांतरित करने की आवश्यकता है? सेरिबैलम-आधारित मोटर सीखने का जवाब है।

पहली बार, जापान में वैज्ञानिकों ने पहचान की है कि मानव-हाथ की गति दो प्रकार की मोटर सीखने पर निर्भर करती है: (1) स्पष्ट मोटर नियंत्रण का अधिग्रहण और (2) अंतर्निहित मोटर नियंत्रण का अधिग्रहण; दोनों का मानना ​​है कि वे सेरिबैलम फ़ंक्शन पर भरोसा करते हैं। इस पत्र के निष्कर्ष, “सेरेबेलम में टेंडेम इंटरनल मॉडल्स एक्सक्यूट मोटर लर्निंग,” हाल ही में प्रोसीडिंग्स ऑफ द नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज में प्रकाशित हुए थे।

स्रोत: पिक्साबे / क्रिएटिव कॉमन्स

तीन दशकों से अधिक समय से, न्यूरोसाइंटिस्ट के बीच एक बहस चल रही है कि मस्तिष्क में मोटर लर्निंग अधिग्रहण के आंतरिक मॉडल कैसे काम करते हैं। विचार का एक स्कूल यह था कि हमारे दैनिक जीवन और खेल में सटीक मोटर नियंत्रण “सीखने के लिए एक आंतरिक मॉडल” पर निर्भर करता है जहां स्थानांतरित करना है (यानी, किसी भी दिए गए मोटर कमांड के लिए एक विशिष्ट गंतव्य की गणना)। विचार का दूसरा स्कूल यह था कि ठीक-ठीक मोटर समन्वय और सटीक मोटर निष्पादन के सटीक समय में महारत हासिल करना, “सीखने के लिए आगे बढ़ना” (यानी, एक बुल्सआई लक्ष्य को हिट करने के लिए आवश्यक विशिष्ट मोटर कमांड की गणना) पर निर्भर करता था।

किसी के विचार के स्कूल के आधार पर, विशेषज्ञों का तर्क होगा कि मस्तिष्क ने एक या दूसरे आंतरिक मॉडल का उपयोग किया। दिलचस्प बात यह है कि टोक्यो मेट्रोपॉलिटन इंस्टीट्यूट ऑफ मेडिकल साइंस के शोधकर्ताओं ने हाल ही में सेरेबेलर अनुसंधान करने वाले शोधकर्ताओं ने यह पहचान की है कि दोनों आंतरिक मॉडल सटीक आंदोलनों को निष्पादित करने के लिए आवश्यक प्रतीत होते हैं, और दोनों स्पष्ट और स्पष्ट मोटर सीखने सेरेबेलम को शामिल करते प्रतीत होते हैं।

जैसा कि लेखक बताते हैं, “कुशल आंदोलन करने में, मानव पुनरावृत्ति सीखने के द्वारा गठित आंतरिक मॉडल से भविष्यवाणियों का उपयोग करता है। हालांकि, मस्तिष्क में आंतरिक मॉडल का कम्प्यूटेशनल संगठन अज्ञात रहता है। यहाँ, हम प्रदर्शित करते हैं कि एक कम्प्यूटेशनल आर्किटेक्चर आगे और उलटे आंतरिक मॉडल के एक अग्रानुक्रम विन्यास को नियोजित करता है जो सेरिबैलम में कुशल मोटर सीखने में सक्षम बनाता है। मॉडल ने प्रिज्म लेंस पहने हुए मनुष्यों में हाथ से पहुंचने वाले प्रयोगों में सीखने वाले अनुकूलन का अनुमान लगाया और इन व्यवहारिक अनुकूलन के गतिज घटकों को समझाया। अग्रानुक्रम प्रणाली ने अचेतन मोटर लर्निंग के एक रूप की भी भविष्यवाणी की, जो हाथ के लक्ष्यों की जानबूझकर मिसाइलों के प्रशिक्षण के बाद प्रयोगात्मक रूप से मान्य थी। ”

जब विषयों ने प्रिज्म के चश्मे पहने, तो उन्होंने लक्ष्य से दाएं को छुआ। हालांकि, दोहराए जाने वाले आंदोलनों के बाद, उन्होंने सीखा कि स्पर्श बिंदु और लक्ष्य के बिंदु के बीच त्रुटि से आगे बढ़ना है। नतीजतन, उन्होंने स्पष्ट रूप से लक्ष्यों को छुआ। ध्यान दें कि वे इस स्तर पर लक्ष्यों को स्पष्ट रूप से नहीं छू सकते हैं। सही आंदोलनों के दोहराए जाने वाले स्पष्ट निष्पादन के बाद, वे बिना सोचे समझे लक्ष्य को छू लेते हैं।

स्रोत: टोक्यो मेट्रोपॉलिटन इंस्टीट्यूट ऑफ मेडिकल साइंस

इस प्रयोग के लिए, मुख्य लेखक ताकेरू होंडा और coauthors के पास मानवीय विषय थे जो बार-बार बुल्सआई में एक टचस्क्रीन पर निशाना लगाने के लिए अपनी तर्जनी के साथ हाथ से चलने वाले आंदोलन करते हैं। इस कौशल में महारत हासिल करने के बाद, प्रतिभागियों को “प्रिज्म चश्मे” को विकृत करने की एक जोड़ी पर रखने के लिए कहा गया, जिसने उनकी दृष्टि को कुछ हद तक दाईं ओर स्थानांतरित कर दिया और उनकी आंखों को सोच में डाल दिया कि लक्ष्य कहीं नहीं था (जैसे कि एक तेजी से चलती हॉकी की तरह) पक)। सबसे पहले, हर कोई लक्ष्य से चूक गया, जैसा कि उम्मीद की जाएगी। लेकिन लगभग 10 कोशिशों के बाद, लोगों को पता चला कि कैसे “प्रिज्म लेंस” ने अपनी दृष्टि को स्थानांतरित कर दिया और उन तरीकों से क्षतिपूर्ति करने में सक्षम थे जो उन्हें बिना गलती किए बुल्सआई में लक्ष्य को सटीक रूप से हिट करने की अनुमति देते थे और “बिना सोचे।”

फिर से, इस अध्ययन को अद्वितीय बनाता है कि प्रतिभागियों ने जानबूझकर महसूस किया कि उन्हें स्पष्ट ज्ञान का उपयोग करके इन समायोजन करने थे, लेकिन परिवर्तन भी अचेतन अंतर्निहित मोटर सीखने के माध्यम से स्वचालित हो गए। इन परिणामों से पता चलता है कि “आंदोलनों को कहाँ ले जाना है” यह सटीक आंदोलनों के स्पष्ट निष्पादन के लिए आवश्यक है, जबकि दोषपूर्ण आंदोलनों के निहित निष्पादन के लिए “कैसे स्थानांतरित करना है” सीखना आवश्यक है।

विशेष रूप से, शोधकर्ताओं ने पाया कि सेरिबैलम के नुकसान वाले लोगों में मोटर सीखने के निहित और स्पष्ट दोनों प्रकार के नुकसान थे। एक बयान में, लेखकों ने कहा, “वास्तव में, हमने अनुमस्तिष्क रोगियों में दोनों प्रकार के कमियों का मूल्यांकन किया, जिन्हें हमने नैदानिक ​​अनुक्रमित करके मूल्यांकन किया था। इसलिए, इस खोज के अनुप्रयोग विभिन्न प्रकार के अनुमस्तिष्क रोगियों की सीखने की क्षमता का मूल्यांकन करने के लिए नैदानिक ​​परीक्षण विकसित करने में मदद कर सकते हैं। परीक्षण सेरेबेलर गतिभंग के लिए विभिन्न पुनर्वास या उपन्यास चिकित्सा के प्रभावों को मापने में मदद करेगा। खेल के क्षेत्र में, वर्तमान परिणाम शीर्ष एथलीटों के लिए प्रशिक्षण के प्रभावी तरीकों को विकसित करने में भी मदद करेंगे। ”

यूनिवर्सल सेरेबेलर ट्रांसफ़ॉर्म (UCT) थ्योरी और डिस्मेट्रिया ऑफ़ थॉट

सेरेबेलम और जेवियर गेल, जेरेमी श्माहमन और मैकगवर्न इंस्टीट्यूट ऑफ ब्रेन रिसर्च फॉर एमआईटी और हार्वर्ड मेडिकल स्कूल द्वारा मोटर कंट्रोल और नॉनमोटर कार्यों पर एक और हालिया अध्ययन 23 सितंबर को एक छाप के रूप में ऑनलाइन पोस्ट किया गया था। यह पत्र, “कार्यात्मक विशेषज्ञता सेरिबैलम में माइक्रोस्ट्रक्चरल वैरिएशन से स्वतंत्र है, लेकिन सेरेब्रल कॉर्टेक्स में नहीं है,” एक परिकल्पना को आगे बढ़ाता है कि अनुमस्तिष्क कार्यात्मक विशेषज्ञता माइक्रोस्ट्रक्चर द्वारा निर्धारित नहीं होती है और सेरेबेलर फ़ंक्शंस कम्प्यूटेशनल रूप से पूरे डोमेन में निरंतर हो सकते हैं।

गेल एट अल। अध्ययन के सार में उनकी परिकल्पना को संक्षेप में कहें, “मानव मस्तिष्क को मूलभूत सिद्धांतों को जोड़ने के रूप में समझा जाता है (जैसे कि माइक्रोस्ट्रक्चर और संरचनात्मक कनेक्टिविटी) कार्य करने के लिए (अवधारणात्मक, मोटर, संज्ञानात्मक, भावनात्मक और अन्य प्रक्रियाओं)। इसमें से अधिकांश समझ सेरेब्रल कॉर्टेक्स के ज्ञान पर आधारित है, जहां कार्यात्मक विशेषज्ञता को सूक्ष्म संरचनात्मक भिन्नता के साथ-साथ शारीरिक कनेक्टिविटी से निकटता से माना जाता है। यूनिवर्सल सेरेबेलर ट्रांसफ़ॉर्म (UCT) सिद्धांत ने माना है कि सेरिबैलम का एक अलग रूप-फ़ंक्शन संगठन है जिसमें माइक्रोस्ट्रक्चर एक समान है, और जिसमें कार्यात्मक विशेषज्ञता केवल एक्स्ट्रासेरेब्रल संरचनाओं के साथ शारीरिक कनेक्टिविटी द्वारा निर्धारित की जाती है। सभी अनुमस्तिष्क कार्यों को इस प्रकार एक सामान्य माइक्रोस्ट्रक्चर द्वारा सब्सक्राइब किया जा सकता है – और इसलिए कम्प्यूटेशनल – सब्सट्रेट। ”

1998 में मैसाचुसेट्स जनरल हॉस्पिटल एटैक्सिया यूनिट के निदेशक और अग्रणी शोधकर्ता जेरेमी शमहमान, जिन्होंने पहली बार अनुमस्तिष्क संज्ञानात्मक भावात्मक सिंड्रोम (CCAS) की पहचान की, ने ट्विटर पर इस नए अध्ययन के महत्व का वर्णन किया: “सिद्धांतों का समर्थन करने के लिए मस्तिष्क एमआरआई का उपयोग करते हुए शक्तिशाली और उपन्यास प्रयोगात्मक सबूत यूनिवर्सल सेरेबेलर ट्रांसफ़ॉर्म और थिसिमेट्रिया ऑफ़ थॉट। अर्थात्, सेरिबैलम अनुभूति और भावना के लिए एक ही बात करता है कि यह मोटर नियंत्रण के लिए करता है क्योंकि यह उस तरह से बनाया गया है! ”

संदर्भ

टकेरू होंडा, सोइची नागाओ, युजी हाशिमोतो, किन्या इशिकावा, ताकनोरी योकोटा, हिदेहिरो मिजुसावा, मसाओ इटो। “सेरेबेलम में अग्रानुक्रम आंतरिक मॉडल का अभ्यास मोटर सीखना।” नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की कार्यवाही (पहली बार ऑनलाइन प्रकाशित: 25 जून, 2018) DOI: 10.1073 / pnas.1716489115

जेवियर गेल, जेरेमी डी। शमहमान, जॉन डे गेब्रियल। “कार्यात्मक विशेषज्ञता सेरिबैलम में माइक्रोस्ट्रक्चरल वैरिएशन से स्वतंत्र है, लेकिन सेरेब्रल कॉर्टेक्स में नहीं है।” बायोरिक्सिव (पहली बार 23 सितंबर, 2018 को ऑनलाइन पोस्ट किया गया) DOI: 10.1101 / 424176