5.4: Руховий контроль - тім'яна та рухова кора, що взаємодіє з базальними гангліями та мозочком

Last updated
Save as PDF

Page ID: 72488

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Проводячи тім'яний шлях вперед, зорова інформація йде по спинному шляху через головки тім'яної кори безпосередньо у фронтальну кору, де вона може керувати руховими нейронами в первинній моторній корі, яка може безпосередньо керувати м'язами виробляти відверті рухові дії. На цьому критичний сенсорно-моторний контур, який лежить в основі будь-якої поведінки. Руховий контроль також критично включає багато підкіркових областей мозку, включаючи базальні ганглії та мозочок. Грубий розподіл праці між цими напрямками є:

Неокортекс (тім'яної до фронтальної) - робить високорівневу метричну обробку сенсорної інформації, інтегруючи кілька модальностей та перекладаючи між різними опорними рамками, якщо це необхідно, щоб досягти діапазону можливих відповідей на поточне сенсорне середовище.
Базальні ганглії - отримує як сенсорні входи, так і потенційні відповіді, які «розглядаються» у фронтальній корі, а потім може викликати дезінгібуючий сигнал Go, який дозволяє найкращим з можливих дій перевищувати поріг і фактично керувати поведінкою. Цей процес вибору дій формується підкріпленням навчання - базальні ганглії купаються дофаміном, який рухає навчанням у відповідь на нагороди та покарання, а також впливає на швидкість самого процесу відбору. Таким чином, базальні ганглії вибирають ту дію, яка, швидше за все, призведе до винагороди, і найменш імовірно призведе до покарання. Мигдалина відіграє ключову роль у русі цих дофамінових сигналів у відповідь на сенсорні сигнали, пов'язані з винагородою та покаранням.
Мозочок - багато взаємопов'язаний з тім'яною та руховою корою, і він здатний використовувати просту, але потужну форму навчання, керованого помилками, для отримання метричних карт високої роздільної здатності між сенсорними входами та руховими виходами. Таким чином, це критично важливо для генерації плавних, скоординованих рухових рухів, які належним чином інтегрують сенсорну та рухову інформацію зворотного зв'язку для ефективного та контрольованого переміщення. Це також, ймовірно, служить для того, щоб навчити тім'яну та рухову кору тому, що вона дізналася.

У навчанні з контролю та підкріплення двигуна ми побачимо, як сигнали дофаміну формують навчання та ефективність базальних гангліїв у базовому завданні вибору дій. Потім ми вивчимо захоплюючу модель мозочкового моторного навчання у віртуальному роботі, який виконує скоординовані рухи очей та голови для фіксації об'єктів - ця модель показує, як сигнали помилок, необхідні для навчання мозочка, можуть виникати природним шляхом.

Цікаво, що всі ці системи управління двигуном «низького рівня» в кінцевому підсумку кооптизуються системами виконавчих функцій «вищого рівня» (наприклад, префронтальної кори), тому, хоча деякі не думають про руховий контроль як особливо когнітивну область, він насправді забезпечує міцну основу для розуміння деяких з найвищий рівень когнітивної функції!