Двигательная адаптация , форма двигательного обучения , представляет собой процесс приобретения и восстановления локомоторных паттернов (например, паттернов координации ног) посредством процесса обучения, основанного на ошибках.
Этот тип адаптации зависит от контекста и, следовательно, специфичен для среды, в которой произошла адаптация. Центральная нервная система , в частности мозжечок , лежит в основе этой формы адаптации у позвоночных. Предполагается, что нервная система учится предсказывать и отменять эффекты новой среды, возвращая движения к близким к исходным (невозмущённым) условиям. [1] Во время двигательной адаптации нервная система постоянно использует информацию об ошибках для улучшения будущих движений. [2] [3]
Адаптация с раздельными ремнями — это подтип двигательной адаптации, при котором конечности с каждой стороны тела животного приводятся в движение с разной скоростью. Это достигается за счет использования беговой дорожки с раздельными ремнями , которая состоит из двух независимо управляемых беговых лент. Животные, проходящие адаптацию с раздельными ремнями, корректируют свой рисунок координации между конечностями, чтобы восстановить общую симметрию походки . Адаптация с раздельными ремнями имеет заметный период последействия (конечности приводятся в движение с одинаковой скоростью), в течение которого рисунок координации между конечностями остается измененным по сравнению с периодом до адаптации в течение некоторого времени после периода нарушения раздельными ремнями.
Однако последействие зависит от контекста и, следовательно, будет существовать только в той же локомоторной среде, в которой произошла адаптация. Более того, адаптация с раздельным поясом имеет пространственные (расположение конечности) и временные (синхронизация движения конечности) компоненты, которые диссоциируют на поведенческом и схемном уровне. Скорости адаптации двух компонентов различаются, когда адаптация временного компонента происходит быстрее, чем пространственного.
У позвоночных мозжечок, как предполагается, облегчает адаптацию с разделением пояса, а у мышей промежуточное ядро мозжечка особенно важно для этой формы адаптации. Кроме того, показано, что соматомоторные области коры головного мозга у мышей не участвуют в адаптации с разделением пояса. Парадигма адаптации с разделением пояса клинически важна для помощи в корректировке или восстановлении нарушенных моделей координации конечностей, возникающих в результате травмы или патологий , а также для понимания конкретных аспектов (например, временных или пространственных компонентов) походки, которые нарушаются при патологиях походки. [3] [4] [5]
Как показано на схеме, когда силы окружающей среды удаляются, субъект сохраняет на ограниченное время адаптивный шаблон движения (стадия 4). Этот двигательный эффект показывает, что обучающийся не просто реагирует на изменения окружающей среды, но и предвосхищает ожидаемую динамику новой среды и движется в соответствии с новым набором ожиданий. Таким образом, двигательная адаптация, по-видимому, опирается на обновление внутреннего представления (внутренней модели) внешней среды. [6]
Феномен последствий предполагает, что до движения ЦНС генерирует внутреннюю модель , своего рода внутреннюю карту, которая направляет тело в ходе движения и адаптируется к силам окружающей среды. Это наблюдение предполагает, что при программировании двигательного выхода для мышц руки ЦНС использует внутреннюю модель (Wolpert et al., 1995b) для прогнозирования механической динамики задачи. [7] Двигательная адаптация является устойчивым явлением и была также обнаружена у обезьян [8] и мышей [9], выполняющих двигательные задачи. Используя оптогенетику , исследование, проведенное доктором Маккензи Матис из Гарвардского университета с использованием мышей, также может показать, что соматосенсорная кора участвует в обновлении внутренней модели. [9]