Christopher Bergland

Wie beherrscht das Gehirn unbewusst automatisierte Fähigkeiten?

Eine neue Studie verbindet implizites Lernen und laterale Regionen des Kleinhirns.

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Das menschliche Gehirn von unten betrachtet zeigt Kleinhirn (lateinisch für "kleines Gehirn") und Hirnstamm.
Quelle: Wikipedia / Public Domain

Bestimmte Regionen des Kleinhirns sind der Schlüssel zur Implikation Erinnerung und spielen eine wichtige Rolle beim Erwerb automatisierter Fähigkeiten, die jemand ausführen kann, ohne sich des Prozesses bewusst zu sein oder ihn zu „überdenken“, so eine wachsende Zahl von Beweisen. Zum Beispiel eine aktuelle Studie, "Implizites Lerndefizit bei Kindern mit Duchenne-Muskeldystrophie: Hinweise auf eine kognitive Beeinträchtigung des Kleinhirns?" identifizierte einen Zusammenhang zwischen dem prozeduralen (impliziten) Gedächtnis, dem lateralen Kleinhirn und der Konnektivität der Großhirnrinde mit den Basalganglien über cerebro-cerebelläre Netzwerke. Diese Ergebnisse wurden am 16. Januar 2018 in der Zeitschrift veröffentlicht Plus eins

Weitere Informationen zum Unterschied zwischen deklarativem (explizitem) Speicher und prozeduralem (implizitem) Speicher finden Sie unter: "Die Sprache nutzt alte Gehirnschaltungen, die älter sind als der Mensch" und "Die mysteriöse Neurowissenschaft des Lernens automatischer Fähigkeiten"Dieses einminütige Video zeigt, wie die automatisierte Eingabe den impliziten prozeduralen Speicher nutzt, ohne explizit zu wissen, wo sich die Tasten auf der Tastatur befinden:Als Athlet war ich fasziniert von der Rolle, die das Kleinhirn für die sportliche Leistung und das implizite Gedächtnis spielt, seit ich ein junger, junger Tennisspieler war. Mein verstorbener Vater, Richard Bergland, war ein Neurowissenschaftler, Neurochirurg und Autor von Das Gewebe des Geistes (Wikinger). Er war auch mein Tennistrainer. Die norwegischen Großeltern meines Vaters waren Einwanderer, die ohne Verdienste nach Amerika kamen. Seine Eltern waren arm und konnten sich kein College leisten. In den 1930er Jahren, während der Staubschalen-Ära und Great DepressionMeine Missionsgroßeltern reisten von Minnesota in das Ödland von Montana, wo mein Vater geboren wurde.

Als Teil seines amerikanischen Traums erhielt mein Vater ein Stipendium für das College, basierend auf seinen sportlichen Fähigkeiten. Dad schrieb die implizite Erinnerung zu, die er in sein Kleinhirn schlug, indem er religiös einen Tennisball mit einem verprügelten, handgemachten Schläger gegen ein Rückenbrett schlug sportlich Fähigkeiten. Als Teenager wurde "Dick" Bergland der staatliche Tennismeister von Montana. Im College spielte er Uni-Tennis und Squash. Schlägersport war seine Eintrittskarte aus der Armut in die Cornell Medical School in New York City, wo ich geboren wurde. Wenn ich auf seine zurückblicke Werdegangmein Vater würde sagen:Ich bin mir absolut sicher, dass es eine direkte Folge meines Auges für den Ball war, Neurochirurg zu werden.”



Mit freundlicher Genehmigung von Kay Bergland
Richard M. Bergland, M. D., schrieb seine Beherrschung der automatisierten Tennisfähigkeiten Funktionen des Kleinhirns zu. Als Neurochirurg glaubte er fest daran, dass die Durchführung von Gehirnoperationen viel mehr vom impliziten / prozeduralen Gedächtnis abhängt als vom expliziten / deklarativen Gedächtnis, das er in der Bibliothek erworben hat.
Quelle: Mit freundlicher Genehmigung von Kay Bergland

Als Tennislehrer in den Neurowissenschaften sagte mein Vater ständig zu mir: „Chris, denk daran, mit jedem Schlag implizites Muskelgedächtnis in die Purkinje-Zellen deines Kleinhirns zu hämmern und zu schmieden.Er glaubte, dass der Schlüssel zur Vermeidung dessen, was Tennislegende Arthur Ashe als "Paralyse durch Analyse" bezeichnete, darin bestand, das Tennisspiel automatisierter / zerebellärer und weniger intellektuell / zerebral zu machen. (Kleinhirn ist das Schwesterwort zu zerebral und bedeutet „in Bezug auf oder im Kleinhirn gelegen“.)

"Wir wissen nicht genau, was das Kleinhirn tut. Aber was auch immer es tut, es tut viel davon. - Richard Bergland, M. D. (Neurochirurg und Neurowissenschaftler des 20. Jahrhunderts)

Vieles, was wir über die Funktionsweise des menschlichen Kleinhirns wissen, basiert auf der Beobachtung atypischer Kleinhirnstrukturen oder Funktionsstörungen, die durch Verletzungen oder Krankheiten verursacht werden, und der anschließenden Dokumentation von Veränderungen in Lernen und Verhalten.

Aufgrund seiner Beobachtung von Patienten mit Kleinhirnläsionen und anderer Hinweise auf das Kleinhirn, die im späten 20. Jahrhundert verfügbar waren, hatte mein Vater die Vermutung, dass automatisiertes Lernen und implizites Gedächtnis mit der Struktur und Funktion des Kleinhirns verbunden waren. Vor den jüngsten technologischen Fortschritten des 21. Jahrhunderts war es jedoch unmöglich, seine Hypothesen über das Kleinhirn in einem Labor zu beweisen. Deshalb würde er spekulativ sagen: „Wir wissen nicht genau, was das Kleinhirn tut. Aber was auch immer es tut, es macht viel davon.”



Glücklicherweise konnte ich vor seinem Tod im Jahr 2007 mit meinem Vater zusammenarbeiten, während ich das Manuskript für mein erstes Buch schrieb. Der Weg des Athleten: Schweiß und die Biologie der Glückseligkeit(St. Martin's Press). In dieser Zeit sprachen wir jeden Tag. Und ich habe sein Gehirn ausgewählt, um so viel wie möglich darüber zu lernen, wie Geist, Körper und Gehirn im Einklang arbeiten, basierend auf seinem lebenslangen Erwerb expliziten Wissens über Neurowissenschaften.

Zu diesem Zeitpunkt konnte mein Vater seine visionären Vorstellungen über das Kleinhirn nicht in Fachzeitschriften veröffentlichen. Nachdem ich einen Guinness-Weltrekord gebrochen und einen Buchvertrag abgeschlossen hatte, war ich entschlossen, meine Plattform als Athlet und Autor zu nutzen, um seine radikalen Ideen über das Kleinhirn zu veröffentlichen. Da mein Schreiben auf ein Mainstream-Publikum ausgerichtet war, konnten wir die Torhüter des Elfenbeinturms der Wissenschaft umgehen und wegweisende, frische Ideen vorantreiben, die den Status Quo in Frage stellten.

Foto und Illustration von Christopher Bergland (ca. 2007)
Dieses Diagramm zeigt die frühesten Inkarnationen des "Bergland Split-Brain Model" und erläutert verschiedene hypothetische Rollen, die das Großhirn und das Kleinhirn in dynamischen Gehirnsystemen der Kleinhirn-Großhirnrinde spielen könnten. (Aus S. 81 von The Athlete's Way: Schweiß und die Biologie der Glückseligkeit)
Quelle: Foto und Illustration von Christopher Bergland (ca. 2007)

Zusammen haben mein Vater und ich ein Split-Brain-Modell erstellt, das wir "Up Brain-Down Brain" nannten. Dies war eine direkte und überzeugende Reaktion auf die berüchtigte „linke Gehirnhälfte“.Richtiges GehirnModell. Ein Teil unserer Motivation Um das Gespräch in Richtung eines Auf-Ab-Zusammenspiels zwischen Großhirn und Kleinhirn zu verlagern, hatte sich mein Vater in die Kontroverse um die „linke Gehirnhälfte und die rechte Gehirnhälfte“ verwickelt, als er Chef der Neurochirurgie am Beth Israel Hospital der Harvard Medical School war . (e.gEr diente als medizinischer Experte für ein Bestseller-Buch namens Zeichnen auf der rechten Seite des Gehirns.)

Später im Leben hatte sich das Denken meines Vaters dahingehend entwickelt, dass die Beziehung zwischen beiden Hemisphären des Großhirns (lateinisch für "Gehirn") und beiden Hemisphären des Kleinhirns (lateinisch für "kleines Gehirn") in die Forschung und Diskussion über das Gehirn einbezogen werden sollte Zusammenspiel zwischen der linken und rechten Hemisphäre der Großhirnrinde.

Es gibt eine wichtige Einschränkung: Offensichtlich arbeitet das gesamte Gehirn als Ganzes zusammen, und eine übermäßige Verallgemeinerung der Gehirnstruktur und der funktionellen Konnektivität auf der Grundlage von Split-Brain-Modellen kann zu einfach sein. Lassen Sie uns jedoch auf die Details der oben genannten Punkte zurückkommen Studie vom Januar 2018 Unter der Leitung von Stefano Vicari von der Abteilung für Neurowissenschaften und Neurorehabilitation am Ospedale Pediatrico Bambino Gesù in Rom, Italien.

Für diese Studie haben Vicari et al. konzentrierte sich auf Personen, die von Duchenne-Muskeldystrophie (DMD) ohne geistige Behinderung betroffen sind, und verglich sie mit einer altersentsprechenden Kohorte von sich typischerweise entwickelnden (TD) Kindern. Die Forscher verwendeten eine modifizierte Version der Serial Reaction Time Task (SRTT), um implizite Sequenzlernfähigkeiten zu messen.

Die Autoren erklären: „In dieser Studie wurde die SRTT einer Gruppe von DMD-Kindern ohne geistige Behinderung und TD-Kontrollen verabreicht, um ihr implizites Lernen und folglich ihre cerebro-cerebelläre Netzwerkfunktion zu untersuchen. Insbesondere wollten wir herausfinden, ob die SRTT Anzeichen impliziter Lernschwierigkeiten bei einer Gruppe von Kindern mit DMD ohne geistige Behinderung erkennen kann und ob diese mit der Mutationsstelle zusammenhängen. SRTT ist in der Lage, das implizite Sequenzlernen zu analysieren und die Rolle des Kleinhirns und seiner Schaltkreise als Schlüsselstruktur für diese Funktion zu demonstrieren. “

Die Forscher verabreichten diese Tests 32 Duchenne-Kindern und 37 Kontrollen mit vergleichbarem chronologischem Alter. Insbesondere zeigte die Duchenne-Gruppe eine verringerte Rate impliziten Lernens, selbst wenn keine globale geistige Behinderung vorliegt.

Die Autoren schreiben: „Es scheint, dass das implizite und prozedurale Lernen eine spezifische Beeinträchtigung aufweist, wie sie bei Erwachsenen mit Kleinhirnläsionen beobachtet wird und die lateralen Regionen des Kleinhirns betrifft. Die Rolle des Kleinhirns bei den Defiziten beim impliziten Lernen und beim prozeduralen Lernen wurde auch bei Kindern mit erworbener neurologischer Erkrankung und Entwicklung beobachtet Dyslexie or Geistige Behinderungen. Das Kleinhirn scheint eine wichtige Rolle bei der Erkennung und Erkennung von Ereignissequenzen sowie bei der Erfassung und Automatisierung neuer kognitiver Verfahren zu spielen. “

Stefano Vicari und Mitarbeiter fassen ihre Ergebnisse zusammen: „Zusammenfassend dokumentierte unsere Studie ein Defizit beim impliziten Lernen bei einer Stichprobe von Jungen mit DMD ohne geistige Behinderung. Nach unserem Kenntnisstand kann dieses Defizit als Ausdruck einer Funktionsstörung des Kleinhirns und insbesondere der lateralen Regionen des Kleinhirns und seiner Netzwerkverbindungen interpretiert werden. “

Verweise

Stefano Vicari, Giorgia Piccini, Eugenio Mercuri, Roberta Battini, Daniela Chieffo, Sara Bulgheroni, Chiara Pecini, Simona Lucibello, Sara Lenzi, Federica Moriconi, Marika Pane, Adele D'Amico, Guja Astrea, Giovanni Baranello, Daria Riva, Giovanni Paolo Alfieri. "Implizites Lerndefizit bei Kindern mit Duchenne-Muskeldystrophie: Hinweise auf eine kognitive Beeinträchtigung des Kleinhirns?" Plus eins (Veröffentlicht: 16. Januar 2018) DOI:10.1371 / journal.pone.0191164

Ulrike Schara, Melanie Busse, Dagmar Timmann und Marcus Gerwig. "Kleinhirn-abhängiges assoziatives Lernen bleibt bei Duchenne-Muskeldystrophie erhalten: Eine Studie mit verzögerter Eyeblink-Konditionierung." Plus eins (Veröffentlicht: 14. Mai 2015) DOI: 10.1371 / journal.pone.0126528

Kristy M. Snyder, Yuki Ashitaka, Hiroyuki Shimada, Jana E. Ulrich und Gordon D. Logan. "Was erfahrene Schreibkräfte über die QWERTZ-Tastatur nicht wissen."Aufmerksamkeit, Wahrnehmung und Psychophysik (2014) ZWEI:10.3758 / s13414-013-0548-4

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