مخچه: کلید یادگیری حرکات مثل دوچرخه‌سواری! کشف جدید دانشمندان

مخچه و نقش کلیدی‌اش در فراگیری مهارت‌های حرکتی

یادتون میاد اسم معلم کلاس دوم‌تون چی بود یا امروز ناهار چی خوردید؟ این جور خاطرات ممکنه سال‌ها با هم فاصله داشته باشند، اما هر دوتاشون رو به‌عنوان خاطرات بلندمدت می‌شناسیم. بیش از نیم قرن پیش، دانشمندان اعصاب کشف کردن که اگه قسمتی از مغز به‌ اسم لوب تمپورال میانی (MTL) آسیب ببینه، حافظه‌ی بلندمدت کلامی (خاطرات مربوط به چیزایی مثل اسم‌ها و تاریخ‌ها) شدیداً مختل می‌شه، درحالی‌که حافظه‌ی خیلی کوتاه‌مدت دست‌نخورده باقی می‌مونه. بیمارانی که MTLشون آسیب دیده بود، می‌تونستن یه گفتگوی کوتاه رو دنبال کنن و ادامه بدن، اما فقط یه یا دو دقیقه بعد یادشون نمی‌اومد که اصلاً این گفتگو انجام شده. اما جالب اینجاست که این بیماران می‌تونستن مهارت‌های حرکتی جدید یاد بگیرن و اون‌ها رو برای روزها، ماه‌ها یا حتی بیشتر حفظ کنن که نشون می‌ده آسیب به MTL تأثیر کمی روی خاطرات مربوط به مهارت‌های حرکتی داره.

کدوم قسمت مغز مسئول حفظ خاطرات بلندمدت مهارت‌های حرکتیه؟

خب، حالا کدوم بخش از مغز مسئول خاطرات بلندمدت مهارت‌های حرکتی مثل دوچرخه‌سواری هست؟ آیا بخش‌های خاصی وجود دارن که خاطرات حسی-حرکتی کوتاه‌مدت و بلندمدت توشون شکل می‌گیره؟ محققان سال‌هاست که دارن سعی می‌کنن به این سؤال‌ها جواب بدن. حالا، محققان از دانشکده‌ی مهندسی و علوم کاربردی جان ا. پاولسون دانشگاه هاروارد (SEAS) نشون دادن که درست مثل خاطرات کلامی، خاطرات کوتاه‌مدت و بلندمدت برای یادگیری مهارت‌های حرکتی هم تو بخش‌های مختلف مغز شکل می‌گیرن، که تو این بین، مخچه نقش خیلی مهمی تو شکل‌گیری حافظه‌های بلندمدت مهارت‌ها داره. این تحقیق تو مجله‌ی «مجموعه‌ی مقالات آکادمی ملی علوم» (PNAS) چاپ شده.

موریس اسمیت، استاد بیومهندسی تو SEAS و نویسنده‌ی ارشد این مقاله، گفت: «این کار درک ما رو از نقش مخچه تو یادگیری حسی-حرکتی پیش می‌بره و به نقش مخچه به‌عنوان یه دروازه برای شکل‌گیری خاطرات پایدار برای مهارت‌های حسی-حرکتی اشاره می‌کنه، که عمدتاً مستقل از سیستم‌های حافظه‌ی کوتاه‌مدته.»

محققان مدت‌هاست که می‌دونن مخچه برای یادگیری حرکتی خیلی مهمه، اما نقش اون تو شکل‌گیری خاطرات مهارتی کوتاه‌مدت و بلندمدت هنوز مشخص نشده بود. برای اینکه رابطه بین مخچه و این حافظه‌ها رو درک کنن، اسمیت و نویسنده‌ی اول، الکیس هادیوسف، پژوهشگر فوق‌دکترا تو SEAS و بیمارستان عمومی ماساچوست، از یه سری نتایج قبلی که ظاهراً بی‌نظم بودن، درباره‌ی یادگیری حرکتی تو بیمارانِ آسیب‌دیده تو مخچه‌شون، الهام گرفتن. درحالی‌که این مطالعات قبلی همه‌شون شواهدی از اختلال تو یادگیری حسی-حرکتی تو افرادِ آسیب‌دیده تو مخچه پیدا کرده بودن، اما اندازه این اختلال توشون خیلی فرق داشت.

تفاوت‌های یادگیری حرکتی و اثرات آسیب‌های مخچه‌ای

اسمیت گفت: “این تفاوت ممکنه به خاطر تفاوت تو میزان یا محل دقیق آسیب یا تفاوت تو نوع تکالیف یادگیری حرکتی باشه، اما ما یه نظریه‌ی دیگه داشتیم.” اسمیت و هادیوسف معتقد بودن که تفاوت‌های جزئی تو زمان بین آزمایش‌ها – که اسمش رو “پنجره‌ی حافظه” گذاشتن – ممکنه توضیح‌دهنده‌ی بیشتر تفاوت‌های مشاهده‌شده باشه. هادیوسف اضافه کرد: “این می‌تونه درست باشه اگه حافظه‌ی حسی-حرکتی بلندمدت به‌طور خاص به‌خاطر آسیب مخچه‌ای تحت تأثیر قرار بگیره، چون پنجره‌های حافظه‌ی طولانی‌تر می‌تونن وابستگی به حافظه‌ی بلندمدت آسیب‌دیده رو بیشتر کنن.”

چالشی که وجود داشت این بود که این فاصله‌های زمانی به‌ندرت تو مقاله‌های منتشرشده گزارش می‌شدن. اسمیت و هادیوسف، که هم محقق بودن و هم کارآگاه، تونستن داده‌های خام دقیق دو تا از این مطالعات رو پیدا کنن که ازشون می‌تونستن فاصله‌های بین آزمایش‌ها رو برای کل مجموعه‌ی آزمایش‌ها برای همه‌ی افراد مورد مطالعه تعیین کنن. محققان فهمیدن که هر دو مطالعه به‌طور کلی فاصله‌های بین آزمایش‌ها رو نسبتاً کوتاه گزارش کردن و فقط یه کاهش جزئی تو یادگیری برای بیماران مبتلا به بیماری شدید مخچه‌ای تو مقایسه با افراد سالم دیده شده بود. این یعنی وقتی از شرکت‌کننده‌ها می‌خواستن که همون کار رو، مثلاً پنج بار، فقط با چند ثانیه فاصله بین هر بار تکرار انجام بدن، بیماران مبتلا به آسیب مخچه‌ای فقط یه کمی بدتر از افراد سالم عمل می‌کردن.

اما با بررسی دقیق‌تر داده‌ها، اسمیت و هادیوسف به یه نکته‌ی جالب رسیدن. بین آزمایش‌ها، گاهی یه مقدار زمان بیشتری وجود داشت که تیم تحقیق بتونه دوباره تنظیم کنه یا شرکت‌کننده یه استراحت کوتاه بکنه. هادیوسف گفت: “وقتی این زمان‌های متفاوت بین آزمایش‌ها رو بررسی کردیم، فهمیدیم که همون بیمارانی که تو آزمایش‌های کوتاه‌مدت تقریباً عملکرد نرمالی داشتن، تو آزمایش‌هایی که فاصله‌ی زمانی طولانی‌تری داشتن، تو همون جلسه، به‌شکل قابل‌توجهی دچار اختلال بودن. و این موضوع تو داده‌های هر دو مطالعه صدق می‌کرد.”

بعد از اون، تیم تحقیقاتی به بیش از دوازده مطالعه‌ی دیگه نگاه کرد که توشون افرادِ آسیب‌دیده تو مخچه‌شون، کارهای حرکتی رو انجام داده بودن و متوجه شدن که تو مطالعاتی که تعداد جهت‌های حرکتی بیشتری تو اون کار استفاده شده بود – که زمان بین آزمایش‌های هم‌جهت رو بیشتر می‌کنه و حافظه‌ی حسی-حرکتی رو به اشتراک می‌ذاره – اختلال حافظه به‌شکل قابل‌توجهی بیشتر از مطالعاتی بود که تعداد جهت‌های حرکتی کمتری داشتن. اسمیت گفت: “این یافته‌ها نشون می‌ده که زمان چقدر تو درک تخریب حافظه تو بیمارانِ آسیب‌دیده تو مخچه‌شون اهمیت داره و راز تفاوت‌های بین آزمایش‌ها و بین مطالعات تو تأثیرات آسیب مخچه روی توانایی یادگیری حسی-حرکتی رو حل می‌کنه.”

اون ادامه داد: “تحقیقات ما معمولاً شامل طراحی دستکاری‌های آزمایشی جدید برای به‌دست آوردن مجموعه‌‌داده‌های نوآورانه است که می‌تونه اطلاعاتی درباره‌ی مکانیزم‌های یادگیری و حافظه ارائه بده، اما گاهی فقط نگاه کردن به داده‌های قدیمی از زاویه‌ی درست می‌تونه حتی بیشتر روشن‌کننده باشه.”

این تحقیق به‌طور مشترک توسط تریشیا گیبو نوشته شده.