神経科学：短い休止中の神経集団再活性化が速い運動シーケンス学習を促進する

運動学習の際、練習中に休止を挟むことが行動の最適化を促すことが知られている。この過程は従来、数時間から数日という長い休止について研究されてきたが、最近ヒトでの研究で、初期の運動シーケンス学習中の迅速な成績の向上は、数秒から数分の非常に短い休止の後に最も顕著に見られることが実証された。しかし、短い休止の後に成績の向上を促進する正確な神経機構はほとんど分かっていない。今回我々は、アカゲザル（Macaca mulatta）で、短い休止を挟む視覚運動シーケンス学習を実行中に、運動皮質の神経集団活動の記録を行った。その結果、課題関連の神経共発火パターンが、短い休止時間中に再活性化することが見いだされた。再活性化の率や内容から、その後の成績向上の規模やパターンを予想できた。注目すべきことに、成績向上と再活性化は皮質リップル（80–120 Hzの振動）と正の相関を示すのに対して、βバースト（13–30 Hzの振動）とは負の相関を示し、初期学習相が安定状態に達した後、最終的には休止中にβバーストが支配的になることが分かった。そこで、運動皮質に、20 Hzの硬膜外交流電流刺激（ACS）を与えたところ、再活性化率が相特異的かつ用量依存的に低下した。特に、この20 HzのACSで、成績向上が見られなくなったことは重要である。まとめると我々の結果により、短い休止中の課題関連神経集団の再活性化が、その後の成績向上の駆動因子となっていることが示された。βバーストは、この過程と競合しており、おそらく安定した成績を支えているのだろう。

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