Intermanual transfer of a de novo motor skill relates to intrinsic sensorimotor network organization
Questo studio rivela che il trasferimento intermanuale durante l'acquisizione de novo di abilità motorie è asimmetrico, favorendo la pratica con la mano non dominante seguita dalla mano dominante, ed è guidato dalle variazioni individuali nell'organizzazione funzionale intrinseca della rete sensomotoria.
Articolo originale sotto licenza CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Questa è una spiegazione generata dall'IA di un preprint non sottoposto a revisione paritaria. Non è un consiglio medico. Non prendere decisioni sulla salute basandoti su questo contenuto. Leggi il disclaimer completo
Ogni giorno, i nostri cervelli risolvono un complesso enigma: come trasformare un pensiero in un movimento. Quando apprendiamo una nuova abilità, come digitare una specifica sequenza di tasti o suonare un accordo su una chitarra, non stiamo solo allenando i muscoli delle nostre dita; stiamo costruendo una nuova mappa nella mente che connette l'intenzione all'azione. Gli scienziati sanno da tempo che questo apprendimento non è interamente bloccato nella mano specifica che si esercita. Se impari un'abilità con la mano destra, anche la mano sinistra spesso migliora in quell'abilità, anche senza pratica. Questo fenomeno, chiamato trasferimento intermanuale, suggerisce che il cervello memorizza il ricordo di un'abilità in un modo in cui entrambi i lati del corpo possono accedervi. Tuttavia, le regole di questo trasferimento sono complicatissime. A volte il trasferimento è uguale in entrambe le direzioni, e altre volte è più forte in una direzione rispetto all'altra. Comprendere esattamente come e perché ciò accada è cruciale, specialmente per la riabilitazione. Se una persona perde l'uso di una mano a causa di un infortunio, sapere come allenare al meglio la mano sana per aiutare quella ferita potrebbe cambiare il corso della guarigione.
Un team di ricercatori dell'Università Hanyang e dell'Istituto di Medicina Orientale della Corea si è proposto di esplorare queste regole insegnando ai volontari un modo completamente nuovo di muoversi. Non hanno utilizzato un compito familiare come battere le dita o camminare su una trave di equilibrio. Al contrario, hanno creato una sfida di apprendimento "de novo", il che significa che i partecipanti dovevano costruire una connessione completamente nuova partendo da zero. I volontari indossavano un guanto speciale con sensori sulle dita e dovevano muovere un cursore su uno schermo per colpire dei bersagli. Il colpo di scena era che il movimento del cursore non corrispondeva in alcun modo ovvio al movimento naturale delle dita. Per muovere il cursore verso l'alto, un partecipante poteva dover curvare un dito specifico in un modo specifico che risultava innaturale. Non c'era alcuna memoria muscolare preesistente su cui fare affidamento; dovevano inventare un nuovo controller per la loro mano.
Lo studio ha coinvolto trentadue adulti sani, tutti destrimani. Sono stati divisi in due gruppi. Un gruppo ha praticato questa nuova abilità prima con la mano destra, e poi è passato alla mano sinistra. L'altro gruppo ha fatto il contrario, iniziando con la mano sinistra e passando alla mano destra. I ricercatori hanno osservato attentamente per vedere quanto la seconda mano migliorasse immediatamente dopo il passaggio, rispetto a quanto la prima mano fosse migliorata durante il suo addestramento. Hanno anche scansionato i cervelli dei partecipanti mentre riposavano, osservando come diverse parti del cervello fossero naturalmente connesse tra loro prima di iniziare qualsiasi addestramento.
I risultati hanno rivelato un modello chiaro e sorprendente. Mentre entrambi i gruppi hanno appreso con successo la nuova abilità e entrambi hanno mostrato che la mano non allenata migliorava dopo il passaggio, il trasferimento non era uguale. Il gruppo che ha iniziato con la mano sinistra non dominante e poi è passato alla mano destra dominante ha registrato un salto di prestazioni molto più grande rispetto al gruppo che ha iniziato con la mano destra e poi è passato alla sinistra. Era come se il cervello avesse memorizzato la nuova abità in un modo in cui la mano dominante potesse accedervi più facilmente, ma solo se la mano non dominante aveva svolto il lavoro pesante iniziale. I ricercatori hanno scoperto che questo vantaggio non era dovuto a quanto a lungo i partecipanti avessero praticato o se avessero raggiunto un punto in cui le loro prestazioni smettevano di migliorare. Era un'asimmetria costante: imparare prima con la mano sinistra dava alla mano destra un vantaggio significativo.
Per capire perché ciò sia accaduto, il team ha esaminato le scansioni cerebrali effettuate prima dell'inizio dell'addestramento. Si sono concentrati su una rete di regioni cerebrali note per gestire il movimento e la pianificazione spaziale, incluse aree vicino alla parte superiore e alla parte posteriore del cervello. Hanno scoperto che la forza delle connessioni naturali tra queste regioni prediceva quanto bene una persona avrebbe trasferito l'abilità. Nello specifico, le persone che avevano connessioni più forti tra un hub centrale nel cervello chiamato area motoria supplementare e parti della corteccia parietale sul lato sinisto tendevano a mostrare un migliore trasferimento. Ciò suggerisce che lo stato di riposo del cervello — il modo in cui i suoi circuiti sono cablati quando stiamo semplicemente seduti fermi — prepara il terreno per quanto bene possiamo generalizzare una nuova abilità da una mano all'altra.
Lo studio suggerisce che quando apprendiamo un compito motorio completamente nuovo, il cervello crea una rappresentazione di quell'abilità che non è legata a una mano specifica. Tuttavia, la capacità di utilizzare tale rappresentazione con la mano dominante sembra dipendere da quanto bene i centri di pianificazione ed esecuzione del cervello siano collegati prima ancora che l'apprendimento inizi. La mano dominante, che è controllata dal lato sinisto del cervello, sembra avere una linea diretta verso questi ricordi condivisi se la mano non dominante li ha già stabiliti. Questa scoperta offre una nuova prospettiva su come le abilità motorie vengano condivise attraverso il corpo. Implica che l'efficienza dell'apprendimento non riguarda solo la pratica, ma anche l'architettura sottostante della rete sensomotoria del cervello. Per coloro che lavorano per aiutare le persone a recuperare il movimento dopo un infortunio, ciò indica una potenziale strategia: allenare la mano non colpita potrebbe essere più efficace se le connessioni naturali del cervello sono abbastanza forti da colmare il divario verso il lato colpito.
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