bárki, aki megtanulta, hogyan kell hangszeren játszani, tudja, hogy a lapon lévő jegyzetek ujjmozdulatokká történő fordítása eleinte erőfeszítés, de idővel fokozatosan automatikusabbá válik. A motoros tanulásnak ezt a széles körben elismert tulajdonságát Paul Fitts és Michael Posner írta le 1967-ben. Az emberi teljesítmény című könyvben a jól ismert pszichológusok a motoros készségek tanulásának három szakaszát javasolták: egy kognitív fázist, egy asszociatív fázist és egy autonóm fázist.
az első szakaszban a mozgások lassúak, következetlenek és hatástalanok, és a mozgás nagy részét tudatosan irányítják. A második szakaszban a mozgások folyékonyabbá, megbízhatóbbá és hatékonyabbá válnak, és a mozgás egyes részeit automatikusan vezérlik. A harmadik szakaszban a mozgások pontosak, következetesek és hatékonyak, és a mozgást nagyrészt automatikusan szabályozzák. Az azonban nem volt világos, hogy a motoros tanulás különböző szakaszai hogyan térképezik fel az agy idegrendszereit.
a PLOS Biology e számában megjelent tanulmányban Nicolas Schweighofer a Dél-Kaliforniai Egyetemen és Hiroshi Imamizu a Tokiói Egyetemen kombinálta a számítási modellezést a viselkedési és funkcionális mágneses rezonancia képalkotás (fMRI) adataival, hogy különböző időskálájú motoros emlékek agyi térképét hozza létre (1.ábra). A szerzők szerint az eredmények új megvilágításba helyezik a klasszikus pszichológiai elméletet, és potenciálisan felhasználhatók az agykárosodás utáni motoros készségek rehabilitációjának stratégiáinak javítására.
a tanulás különböző agyi régiókban, különböző időpontokban történik. Az ábrán látható négy panel időállandókat ábrázol, amelyek jellemzik a változások sebességét. Kép jóváírás: Hiroshi Imamizu.
az új vizsgálatban 21 egészséges önkéntes végzett vizuális-motoros adaptációs feladatokat, miközben agyi aktivitásukat fMRI-vel mérték. Minden próba elején egy fehér kereszt (kurzor) jelent meg a képernyő közepén, majd az alanyok egy joystickot manipuláltak, hogy a kurzort a képernyő tetején megjelenő piros vagy kék körre helyezzék. De volt egy vizuális-motoros eltérés: a kurzort 40 fokkal elforgatták a tényleges mozgási irányhoz képest. Idővel az alanyok megtanultak alkalmazkodni ehhez a forgáshoz a joystick mozgásának ellenkező irányba történő beállításával.
a viselkedési adatok a motoros tanulás több szakaszát tárták fel, a gyors alkalmazkodás kilenc kísérlet blokkján belül, a lassú alkalmazkodás pedig a blokkokon keresztül történt. A kutatók ezután kifejlesztettek egy modellt annak meghatározására, hogy mely idegrendszerek vesznek részt a motoros tanulás különböző szakaszaiban. Azt találták, hogy az öt másodpercen belüli gyors tanulás összefüggésbe hozható a frontális és parietális agyi régiók aktivitásával. Ezzel szemben a két perc és körülbelül másfél óra közötti közbenső tanulás az alsó parietális lebeny elülső régiójának aktivitásával társult. A leglassabb tanulási szakasz, amely órák Alatt bontakozott ki, a kisagy elülső—mediális részének aktivitásával társult-egy agyi régió, amely fontos szerepet játszik a motoros kontrollban.
ezek az eredmények összhangban vannak a korábbi kutatásokkal, amelyek azt mutatják, hogy a frontális régiók részt vesznek a figyelem korai tanulási szakaszaiban, az izgalomban, a vizuális mozgáselemzésben, a térbeli munkamemóriában, a kézmozgások emlékezetében és a mozgástervezésben. Hasonlóképpen, a parietális régiókról ismert, hogy szerepet játszanak a mentális és vizuális-motoros rotáció korai tanulási szakaszaiban. Összességében az eredmények azt sugallják, hogy a motoros tanulás kezdeti kognitív és asszociatív fázisai a frontális és a parietális agyi régiókat veszik fel, míg az autonóm tanulás késői szakasza az elülső-mediális kisagytól függ. Így több egymást kiegészítő technika kombinálásával a kutatók mélyebb betekintést nyújtottak a néhány évtizeddel ezelőtt javasolt klasszikus és befolyásos pszichológiai elméletbe.