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掌握一项新技能会改变你的大脑结构

训练引起的神经可塑性改变了白质的使用或失去方式。

要点

  • 白质(WM)束在整个大脑中创建功能性连接,很像光纤网络。
  • 练习一项新技能会触发血液流动中的供需变化,从而重新安排WM微观结构的建筑蓝图。
  • 新的白质研究显示了训练诱导的神经可塑性是如何在整个大脑的不同阶段发生的。
  • 如果没有定期的训练,WM的改变可能会萎缩,但有可能通过大约两周的练习重新激活它们。

作为前职业选手运动员成为科学记者后,我一直关注着新的研究,这些研究为我们提供了新的线索,让我们了解日常活动和生活习惯如何重塑人类的大脑。我正在进行的一个宠物项目就是密切关注神经科学-这些研究揭示了我们如何优化大脑白质(WM)的结构和功能连接。

例如,最近一项基于死后核磁共振成像的脑部扫描研究(Dawe等人,2021年)这表明,在整个生命周期内定期进行体育活动可能会抵消认知能力下降通过强化了大脑白质的微观结构.其他白质神经可塑性研究(Frizzell等人,2020年)研究发现,两周的训练实践使WM束的血氧水平依赖(BOLD)信号更加强健。

有趣的是,我一直怀疑肌肉的微调记忆力在不看键盘的情况下,需要进行体育运动或掌握每分钟打字超过100个单词的感觉运动技能的人,其大脑半球内和半球内白质的变化是相关的所有四个半球的大脑。就像盲文可以让人们在没有视觉的情况下阅读一样,触摸打字依靠的是触觉,而不是视觉。

molendowment ska aMatuszewski等人,JNeurosci, 2021年
运动、视觉和语言相关白质区域随时间的变化
资料来源:Molendowska aMatuszewski等人,JNERUSCI 2021

随着时间的推移,学习盲文会改变大脑白质结构

本周,一项白质可塑性研究(Molendowska等人,2021年)发表在神经科学杂志这显示了在八个月的时间里,学习一项新技能是如何根据大脑的供求需求改变WM的功能连通性和结构的。

在这项纵向扩散张量成像研究中,研究人员调查了26名有视力的成年人的白质微观结构变化,这些成年人参加了为期8个月的强化训练计划,以学习触觉盲文阅读。

第一作者Malwina Molendowska及其同事发现,当人们学习盲文时,他们的大脑白质结构会根据适应新感觉运动需求的蓝图进行自我重组。

在为期八周的训练课程中,大脑皮层体感区域的白质逐渐增强。但是视觉皮层中的WM直到盲文训练进行到一半时才开始重组。据7月12日报道新闻发布会上这些发现表明,“白质会在不同的区域和时间框架中自我重组,以满足大脑的需求。”

四个月的培训实践是WM微观结构开始发生变化的转折点。然而,这些变化似乎也有“要么使用,要么失去”的一面。在两个半月不练习盲文后,体感区域和视觉皮层区域的白质恢复到训练前的水平。

在此之前,许多研究已经确定了训练诱导的白质微结构重组。但是,对于与练习(并最终掌握)一项新技能相关的大脑WM结构变化相关的时间动态或时间框架知之甚少。根据新闻稿,“之前的研究只检查了训练前后的白质,因此变化的确切时间过程不得而知。”

Molendowska等人总结道:“综合起来,这些结果表明,白质可塑性是一个高度动态的过程,通过引入新的经验进行调节。”。“我们的研究结果证实了大脑可塑性的供需模型,并提供证据表明,WM重组依赖于不同的计算需求和参与训练技能的区域的功能作用。”

“实践。练习。练习。”

最后,我将通过我作为一名运动员出身的科学作家和“实践造就完美触摸欧宝体育在线登录入口打字员”的生活经历,过滤关于白质微观结构和“学习诱发大脑可塑性的动态性质”的最新白质研究。

阿尔伯特·斯蒂芬·朱利叶斯/上面
键盘手指图用于不看键盘而掌握“触摸打字”的感觉运动技能。
资料来源:Albert Stephen Julius/Shutterstock

当我在38岁时停止参加体育比赛并决定写一本书时,我立刻意识到我的触摸打字技能已经严重生锈。我发现自己不能不看键盘就轻松地打字,而是必须“打猎和啄食”每个字母,这耗尽了我的认知储备,使我无法进入状态。

有一天,我向我的母亲抱怨说,我的触摸打字技能(我在高中的“键盘”课上掌握的)在过去的二十年里恶化了,我除了运动什么都不做。我的母亲在20世纪60年代在《生活》杂志做秘书工作,是一名快速打字员。她说:“触摸打字就像骑自行车,肌肉记忆会恢复。”

然后,她问了我一个简单的问题,“你还记得用你的食指指尖去摸“F”和“J”键上的小盲文一样的凸起吗?以确定你的主键位置?”

转眼间,我意识到我忽略了感觉食指下的小隆起对感觉运动的重要性,这样我的大脑就可以记住如何在看不见的情况下导航键盘。

在每次写作开始的两周内,我用食指尖轻触“F”和“J”,并将其他手指放在各自的主键上,我的触觉肌肉记忆迅速恢复;我再次以闪电般的速度触摸输入,并在键盘上体验到流动状态。

根据最新的白质研究欧宝体育在线登录入口,似乎在没有练习的情况下,训练引起的白质微结构变化的强度会萎缩,变得不那么强健。然而,基于神经可塑性的供需模型,如果有人重新激活了一个由于缺乏使用而被修剪的特定白质束网络,BOLD信号可能会在大约两周内增强其健壮性。

molendowment ska和Matuszewski等人(JNeurosci, 2021)通过EurekAlert拍摄的图像

参考文献

Malwina mol禀ska, Jacek Matuszewski, Bartosz Kossowski, Łukasz Bola, Anna Banaszkiewicz, Małgorzata Paplińska, Katarzyna Jednoróg, Bogdan Draganski和Artur Marchewka。盲人在触觉盲文学习过程中大脑白质可塑性的时间动力学——纵向扩散张量成像研究神经科学杂志(首次发表:2021年7月12日)10.1523 / jneurosci.2242 - 20.2021

Robert J. Dawe, Lei Yu, Sue E. Leurgans, Bryan D. James, Victoria N. Poole, Konstantinos Arfanakis, Julie A. Schneider, David A. Bennett, Aron S. Buchman。《老年人的身体活动、脑组织微结构和认知》。公共科学图书馆一号(首次出版:2021年7月7日)内政部:10.1371 / journal.pone.0253484

Tory O. Frizzell, Lukas A. Grajauskas, Careesa C. Liu, Sujoy Ghosh Hajra, Xiaowei Song, Ryan C. N. D’arcy。《白质神经可塑性:运动学习激活内囊并降低血流动力学反应变异性》人类神经科学前沿(首次出版:2020年10月26日)内政部:10.3389 / fnhum.2020.509258

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