Нейронная основа сенсорного и моторного обучения: функциональные связи

Восприятие положения рук человеком мультисенсорно. Мозг может оценить его визуально, по изображению на сетчатке, и проприоцептивно, по рецепторам в суставах и мышцах. Сенсорные входы, определяющие эти восприятия, подвержены изменениям факторов окружающей среды (например, освещения) и внутренних факторов (например, истории движений). Мультисенсорная интеграция зрительных и проприоцептивных оценок позволяет нам гибко справляться с такими изменениями. Например, мытье посуды руками, погруженными в воду, создает пространственное несоответствие между зрением и проприоцепцией, поскольку вода преломляет свет. Мозг разрешает этот конфликт, перестраивая зрительные и/или проприоцептивные оценки положения рук, а также корректируя двигательные команды (зрительно-моторная адаптация). Нейронная основа этих адаптивных процессов плохо изучена. Цель этого исследования — выяснить, сопровождается ли мультисенсорное и зрительно-моторное обучение изменениями в состоянии покоя между сенсорными областями мозга и другими областями.

Первый сеанс представляет собой ознакомительный сеанс функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) и поведенческого задания, и ожидается, что он продлится 30-40 минут. Субъекты сначала заполняют формы скрининга, чтобы подтвердить ответы, данные во время первоначального скрининга, и эдинбургскую инвентаризацию рук для количественной оценки их рук. Если испытуемые по-прежнему соответствуют требованиям, они ложатся в имитацию сканера и выполняют функциональное задание: левый указательный палец испытуемых прикрепляют скотчем к деревянной палочке, а экспериментатор из группы будет манипулировать пальцем палочкой за пределами сканера. Субъекты будут реагировать на различные движения, нажимая кнопки правой рукой. Субъектов также познакомят с поведенческим заданием, которое выполняется на аппарате в комнате рядом со сканером: субъекты сидят перед сенсорным экраном и указывают на цели, видимые в зеркале.

Если испытуемые заинтересованы в переходе к основному сеансу на этом этапе, основной сеанс будет запланирован, и будет определено групповое распределение. Будет 3 группы:

1. Зрительно-проприоцептивная перестройка (перцептивное обучение)
2. Зрительно-моторная адаптация (моторное обучение)
3. Контроль (без обучения)

Основное занятие займет около 2 часов. Субъекты сначала заполняют форму проверки безопасности МРТ. Затем субъекты выполнят некоторые практические испытания поведенческого задания, чтобы напомнить субъекту о задании. Затем следует первое сканирование в состоянии покоя (12 минут), 20–30-минутный базовый блок поведенческой задачи (без обучения), второе сканирование в состоянии покоя (12 минут), 20–30-минутный блок обучения поведенческая задача (перцептивное обучение, моторное обучение или отсутствие обучения, в зависимости от группового задания) и третье сканирование в состоянии покоя (12 мин). Наконец, испытуемый выполняет функциональное задание в сканере (то же, что и ознакомительное занятие, 12 мин. всего) и анатомическое сканирование (~ 6 минут). Сессия завершится несколькими вопросами о субъективном опыте субъекта процедур.