研究人员发现当掌握一项新技能时大脑是如何变化的

掌握一项新技能——无论是一项运动、一种乐器还是一项手艺——都需要时间和训练。虽然我们知道一个健康的大脑有能力学习这些新技能，但大脑是如何改变以发展新的行为的，这是一个相对神秘的问题。对这一潜在神经回路的更精确的了解，可能最终会改善大脑损伤患者的生活质量，使他们更容易重新学习日常任务。

匹兹堡大学和卡内基梅隆大学的研究人员最近发表了一篇文章pnas.这揭示了大脑中发生的事情，因为学习者从新手进入专家。他们发现了新的神经活动模式随着长期学习而出现，并在这些模式和新的行为能力之间建立了因果关系。

该研究是作为认知神经科学基础的一部分的研究，这是一种跨制度研究和教育计划，利用基础和临床神经科学和生物工程的皮特优势，与认知和计算神经科学中的CMU。

该项目由亚伦Batista共同思考，Pitt生物工程副教授;CMU电气计算机工程与生物医学工程副教授拜伦禹;史蒂文追逐，生物医学工程副教授和CMU神经科学研究所。这项工作是由Pitt Bioangineering Proddoctoral联想的艾米丽奥地利领导。

“我们使用了一个脑电脑界面（BCI），它在我们受试者的神经活动和计算机光标的运动之间产生了直接的连接，”奥巴说。“我们在恒河猴初级电机皮层的臂区域中录制了大约90个神经单元的活动，因为它们执行了一个需要它们移动光标以将光标与显示器上的目标对齐的任务。”

为了确定猴子是否会形成新的神经模式，研究小组鼓励动物尝试新的BCI技能，然后将这些录音与预先存在的神经图案进行比较。

“我们首先向猴子介绍了我们称之为”直观的映射“从他们的神经活动中的”直观的映射“，与他们的神经元自然地射击的光标，并不需要任何学习，”奥巴说。“然后我们通过引入一种小说映射形式的技能来诱导学习，该技能需要该主题来了解他们需要产生的神经模式以便移动光标。”

比如学习大多数技能，小组的BCI任务采取了几次实践和一点练习。

“我们发现，经过一周后，我们的主题能够学习如何控制光标，”Batista说。“这很突出，因为通过施工，我们从一开始就知道他们没有所需的神经活动模式来执行这项技能。当我们学习后再次看着神经活动时，我们看到我们看到了新的神经活动的新模式出现了，这些新模式使猴子能够执行任务。“

这些调查结果表明，人类掌握了一个新的过程技能也可能涉及产生新的神经活动模式。

“虽然我们在动物科目中看了这个特定的任务，但我们认为这也许是大脑如何了解许多新事物，”俞说。“考虑学习在钢琴上发挥复杂作品所需的手指灵巧。在实践之前，您的大脑可能尚未能够产生适当的活动模式以产生所需的手指运动。”

“我们认为扩展实践建立了新的突触连接，直接导致开发能够实现新能力的新活动模式，”追逐。“我们认为这项工作适用于想要学习的人 - 无论是瘫痪的个人学习如何使用脑电脑界面或者想要重新获得正常电机功能的行程幸存者。如果我们可以直接看脑在电机学习期间，我们相信我们可以设计神经融合策略，促进了导致形成新神经活动模式的过程。“

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