Intermanual transfer of a de novo motor skill relates to intrinsic sensorimotor network organization
Diese Studie zeigt, dass der intermanualen Transfer während der De-novo-Erlernung motorischer Fertigkeiten asymmetrisch ist, wobei das Training mit der nicht-dominanten Hand der dem mit der dominanten Hand vorausgeht, und dies durch individuelle Variationen in der intrinsischen funktionalen Organisation des sensorimotorischen Netzwerks getrieben wird.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung eines Preprints, das nicht peer-reviewed wurde. Dies ist kein medizinischer Rat. Treffen Sie keine Gesundheitsentscheidungen auf Grundlage dieses Inhalts. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Jeden Tag lösen unsere Gehirne ein komplexes Rätsel: wie man einen Gedanken in eine Bewegung verwandelt. Wenn wir eine neue Fertigkeit erlernen, wie etwa das Tippen einer bestimmten Tastenkombination oder das Greifen eines Akkords auf einer Gitarre, trainieren wir nicht nur die Muskeln in unseren Fingern; wir bauen eine neue Karte im Geist auf, die die Absicht mit der Handlung verbindet. Wissenschaftler wissen schon lange, dass dieses Lernen nicht vollständig auf die spezifische Hand beschränkt ist, die übt. Wenn Sie eine Fertigkeit mit der rechten Hand erlernen, wird Ihre linke Hand oft auch besser darin, selbst ohne Übung. Dieses Phänomen, das als intermanualer Transfer bezeichnet wird, legt nahe, dass das Gehirn die Erinnerung an eine Fertigkeit auf eine Weise speichert, auf die beide Körperseiten zugreifen können. Die Regeln dieses Transfers sind jedoch kompliziert. Manchmal ist der Transfer in beide Richtungen gleich und manchmal ist er in eine Richtung stärker als in die andere. Genau zu verstehen, wie und warum dies geschieht, ist entscheidend, insbesondere für die Rehabilitation. Wenn eine Person durch eine Verletzung den Gebrauch einer Hand verliert, könnte das Wissen darüber, wie man die gesunde Hand am besten trainiert, um der verletzten Hand zu helfen, den Verlauf der Genesung verändern.
Ein Forschungsteam der Hanyang University und des Korea Institute of Oriental Medicine setzte sich zum Ziel, diese Regeln zu erforschen, indem sie Freiwilligen eine völlig neue Art der Bewegung beibrachten. Sie verwendeten keine vertraute Aufgabe wie das Klopfen mit den Fingern oder das Gehen auf einem Wackelbalken. Stattdessen kreierten sie eine „De-novo“-Lernherausforderung, was bedeutet, dass die Teilnehmer eine brandneue Verbindung von Grund auf aufbauen mussten. Die Freiwilligen trugen einen speziellen Handschuh mit Sensoren an den Fingern und mussten einen Cursor auf einem Bildschirm bewegen, um Ziele zu treffen. Der Haken war, dass die Bewegung des Cursors in keiner offensichtlichen Weise mit der natürlichen Bewegung der Finger übereinstimmte. Um den Cursor nach oben zu bewegen, musste ein Teilnehmer beispielsweise einen bestimmten Finger auf eine bestimmte Weise krümmen, die sich unnatürlich anfühlte. Es gab kein bestehendes Muskelgedächtnis, auf das man sich verlassen konnte; sie mussten einen neuen Controller für ihre Hand erfinden.
Die Studie umfasste zweiunddreißig gesunde Erwachsene, die alle Rechtshänder waren. Sie wurden in zwei Gruppen aufgeteilt. Eine Gruppe übte diese neue Fertigkeit zuerst mit ihrer rechten Hand und wechselte dann zur linken Hand. Die andere Gruppe machte das Gegenteil, begann mit der linken Hand und wechselte zur rechten. Die Forscher beobachteten genau, wie viel besser die zweite Hand unmittelbar nach dem Wechsel performte, verglichen damit, wie sehr sich die erste Hand während ihres Trainings verbessert hatte. Sie scannten zudem die Gehirne der Teilnehmer, während diese ruhten, um zu sehen, wie verschiedene Teile des Gehirns vor Beginn des Trainings natürlich miteinander verbunden waren.
Die Ergebnisse zeigten ein klares und überraschendes Muster. Während beide Gruppen die neue Fertigkeit erfolgreich erlernten und beide zeigten, dass sich ihre nicht trainierte Hand nach dem Wechsel verbesserte, war der Transfer nicht gleichmäßig. Die Gruppe, die mit ihrer nicht-dominanten linken Hand begann und dann zur dominanten rechten Hand wechselte, verzeichnete einen viel größeren Leistungssprung als die Gruppe, die mit der rechten Hand begann und zur linken wechselte. Es war, als hätte das Gehirn die neue Fertigkeit in einer Weise gespeichert, dass die dominante Hand leichter darauf zugreifen konnte, aber nur, wenn die nicht-dominante Hand die anfängliche schwere Arbeit geleistet hatte. Die Forscher fanden heraus, dass dieser Vorteil nicht darauf zurückzuführen war, wie lange die Teilnehmer praktizierten oder ob sie einen Punkt erreichten, an dem sich ihre Leistung nicht mehr verbesserte. Es war eine konsistente Asymmetrie: Das Lernen mit der linken Hand zuerst gab der rechten Hand einen signifikanten Vorsprung.
Um zu verstehen, warum dies geschah, untersuchte das Team die vor dem Training durchgeführten Gehirnscans. Sie konzentrierten sich auf ein Netzwerk von Hirnregionen, die für Bewegung und räumliche Planung zuständig sind, einschließlich Bereichen nahe der Oberseite und der Rückseite des Gehirns. Sie entdeckten, dass die Stärke der natürlichen Verbindungen zwischen diesen Regionen vorhersagte, wie gut eine Person den Transfer vollziehen würde. Insbesondere Menschen, die stärkere Verbindungen zwischen einem zentralen Knotenpunkt im Gehirn, dem supplementären motorischen Areal, und Teilen des parietalen Kortex auf der linken Seite hatten, zeigten tendenziell einen besseren Transfer. Dies deutet darauf hin, dass der Ruhezustand des Gehirns – die Art und Weise, wie seine Schaltkreise verdrahtet sind, wenn wir einfach nur dasitzen – die Bühne dafür bereitet, wie gut wir eine neue Fertigkeit von einer Hand auf die andere generalisieren können.
Die Studie legt nahe, dass das Gehirn beim Erlernen einer völlig neuen motorischen Aufgabe eine Repräsentation dieser Fertigkeit erstellt, die nicht an eine spezifische Hand gebunden ist. Die Fähigkeit, diese Repräsentation mit der dominanten Hand zu nutzen, scheint jedoch davon abzuhängen, wie gut die Planungs- und Ausführungszentren des Gehirns bereits vor dem Lernen miteinander verknüpft sind. Die dominante Hand, die von der linken Gehirnhälfte gesteuert wird, scheint eine direkte Leitung zu diesen gemeinsamen Erinnerungen zu haben, wenn die nicht-dominante Hand sie bereits etabliert hat. Dieser Befund bietet eine neue Perspektive darauf, wie motorische Fertigkeiten im Körper geteilt werden. Er impliziert, dass die Effizienz des Lernens nicht nur von der Praxis abhängt, sondern auch von der zugrunde liegenden Architektur des sensorimotorischen Netzwerks des Gehirns. Für diejenigen, die Menschen nach einer Verletzung bei der Wiedererlangung der Beweglichkeit unterstützen, deutet dies auf eine potenzielle Strategie hin: Das Training der unversehrten Hand könnte dann am effektivsten sein, wenn die natürlichen Verbindungen des Gehirns stark genug sind, um die Lücke zur betroffenen Seite zu überbrücken.
Ertrinken Sie in Arbeiten in Ihrem Fachgebiet?
Erhalten Sie tägliche Digests der neuesten Arbeiten passend zu Ihren Forschungsbegriffen — mit technischen Zusammenfassungen, in Ihrer Sprache.