Мозговой трест. 39 ведущих нейробиологов – о том, что мы знаем и чего не знаем о мозге

Почему процесс обучения на ошибках встроен в физическую структуру нашей нервной системы? Один из ответов на этот вопрос связан с самой природой развития. В процессе развития мозг должен учиться понимать тело и внешний мир, чтобы составлять карты преобразования ощущений в движения, которые позволят нам точно, аккуратно и плавно перемещаться в пространстве с учетом воспринимаемых стимулов окружающей среды. Эти карты преобразования ощущений в движения требуют постоянного обновления в разных временных масштабах. В долгосрочной перспективе мозг должен научиться корректировать наши движения в ответ на один и тот же стимул, поскольку меняется наше тело — например, рост, вес и сила мышц. За короткие периоды времени мозг должен учиться менять моторные действия в ответ на усталость или на изменения внешней среды, например при переходе от движения в воде к движению по суше. Неспособность поддерживать и обновлять карты существенно снижает точность движений. Так, пациенты с некоторыми нарушениями работы мозжечка (с так называемой мозжечковой атаксией) испытывают большие трудности с выполнением почти всех осознанных движений: они не могут протянуть руку, говорить, оглядываться, ходить. В некоторых случаях эти нарушения приводят к тому, что пациент оказывается в инвалидном кресле.

Нейробиологи, изучающие моторное научение, полагают, что ключ к пониманию двигательных расстройств, таких как мозжечковая атаксия, — исследование того, каким образом мозг обновляет карты преобразования ощущений в движения; иными словами, нужно понять, как мозг использует ошибки сенсорного прогноза, чтобы исправлять ошибки движения в будущем. За несколько десятилетий ученые, работающие в этой области, разработали хитроумные протоколы экспериментов, которые позволяют исследователям тщательно контролировать ошибки, совершаемые испытуемыми, и точно оценивать, как те впоследствии корректируют свои движения. Один из этих протоколов, известный как адаптация протягивания руки, нацелен на изучение того, как люди учатся корректировать протягивание руки — то есть как им удается не опрокидывать чашки с кофе.