掌握一項新技能-無論是運動，樂器還是手工藝品-都需要時間和訓練。雖然可以理解，健康的大腦能夠學習這些新技能，但是大腦如何變化以發展新行為卻是一個相對的謎。通過使他們能夠更輕松地重新學習日常任務，對這種基礎神經回路的更**的了解*終可以改善遭受腦損傷的個人的生活質量。

匹茲堡大學和卡內基·梅隆大學的研究人員*近在PNAS上發表了一篇文章，揭示了從新手到專家的學習過程中大腦中發生了什么。他們發現，隨著長期學習，出現了新的神經活動模式，并在這些模式與新的行為能力之間建立了因果關系。

這項研究是作為跨機構研究和教育計劃的神經認知基礎中心的一部分進行的，該計劃利用了Pitt在基礎和臨床神經科學與生物工程以及CMU在認知和計算神經科學中的優勢。

該項目由皮特(Pitt)生物工程副教授亞倫·巴蒂斯塔(Aaron Batista)共同指導;CMU電氣與計算機工程和生物醫學工程副教授CMU生物醫學工程與神經科學研究所副教授Steven Chase。這項工作是由皮特生物工程博士后研究員艾米麗·奧比(Emily Oby)領導的。

奧比說：“我們使用了腦機接口(BCI)，該接口在受試者的神經活動和計算機光標的移動之間建立了直接的聯系。”“我們記錄了恒河猴主要運動皮層手臂區域大約90個神經單元的活動，因為它們執行的任務是要求它們移動光標以使其與監視器上的目標對齊。”

為了確定猴子是否會像他們學到的那樣形成新的神經模式，研究小組鼓勵動物嘗試一種新的BCI技能，然后將這些記錄與已有的神經模式進行比較。

奧比說：“我們首先給猴子提供了一種所謂的'直觀映射'，即從它們的神經活動到光標，這與它們的神經元如何自然發火并且不需要任何學習有關”。“然后，我們通過以新穎的映射形式介紹一項技能來誘導學習，該技能要求受試者學習他們需要產生什么樣的神經模式才能移動光標。”

就像學習大多數技能一樣，該小組的BCI任務在整個過程中進行了幾次練習和一些指導。

巴蒂斯塔說：“我們發現一周后，我們的受試者能夠學習如何控制光標。”“這是驚人的，因為通過構造，我們從一開始就知道他們沒有執行此技能所需的神經活動模式。果然，當我們在學習后再次查看神經活動時，我們發現神經活動的新模式出現了，這些新的模式使猴子得以執行任務。”

這些發現表明，人類掌握新技能的過程也可能涉及新的神經活動模式的產生。

于說：“盡管我們正在研究動物實驗中的一項特定任務，但我們認為這也許是大腦學習許多新事物的方式。”“考慮學習在鋼琴上彈奏復雜曲子所需的手指敏捷性。在練習之前，您的大腦可能尚未能夠生成適當的活動模式來產生所需的手指運動。”

蔡斯說：“我們認為，擴展練習可以建立新的突觸連接性，從而直接導致新的活動模式的發展，從而實現新的能力。”“我們認為這項工作適用于任何想要學習的人-無論是癱瘓的個人學習使用腦機界面還是中風幸存者想要恢復正常的運動功能。如果我們可以在運動學習過程中直接觀察大腦，我們相信我們可以設計神經反饋策略，以促進導致新的神經活動模式形成的過程。”

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