Come il cervello si prepara per il movimento e le azioni

Come il cervello si prepara per il movimento e le azioni Per eseguire una sequenza di azioni, i nostri cervelli devono prepararli e accodarli nell'ordine corretto. AYAakovlev / Shutterstock

Il nostro comportamento è in gran parte legato al modo in cui controlliamo, organizziamo e realizziamo i movimenti nell'ordine corretto. Prendi la scrittura, per esempio. Se non facessimo un colpo dopo l'altro su una pagina, non saremmo in grado di scrivere una parola.

Tuttavia, abilità motorie (singole o sequenze di azioni che attraverso la pratica diventa senza sforzo) può diventare molto difficile da imparare e recuperare quando le condizioni neurologiche interrompono la pianificazione e il controllo dei movimenti sequenziali. Quando una persona ha un disturbo - come disprassia o balbuzie: alcune abilità non possono essere eseguite in modo fluido e coordinato.

tradizionalmente gli scienziati hanno creduto che in una sequenza di azioni, ciascuna è strettamente associata all'altra nel cervello, e una innesca la successiva. Ma se questo è corretto, allora come possiamo spiegare gli errori nel sequenziamento? Perché digitiamo "forma" anziché "da", ad esempio?

Alcuni ricercatori discutere prima che iniziamo una sequenza di azioni, il cervello ricorda e pianifica tutti gli oggetti nello stesso momento. Prepara una mappa in cui ogni elemento ha un timbro di attivazione relativo al suo ordine nella sequenza. Questi competono tra loro fino a quando l'oggetto con l'attivazione più forte vince. "Esce" perché l'esecuzione sia più "pronta", quindi digitiamo "f" nella parola "da" prima, ad esempio - e poi viene cancellato dalla mappa. Questo processo, chiamato accodamento competitivo, viene ripetuto per il resto delle azioni finché non eseguiamo tutti gli elementi della sequenza nell'ordine corretto.

Questa idea che il cervello usi le attivazioni simultanee delle azioni prima che avvenga qualsiasi movimento era dimostrato in uno studio 2002. Poiché le scimmie stavano disegnando forme (facendo tre tratti per un triangolo, per esempio), i ricercatori hanno scoperto che prima dell'inizio del movimento esistevano schemi neurali simultanei per ciascun tratto. Quanto era forte l'attivazione era in grado di prevedere la posizione di quella particolare azione in esecuzione.

Pianificazione e accodamento

Quello che finora non è noto è se questo sistema di attivazione sia usato nel cervello umano. Né abbiamo saputo come le azioni vengono accodate mentre le prepariamo in base alla loro posizione nella sequenza. però recente ricerca dai neuroscienziati della Bangor University e dell'università universitaria, Londra ha dimostrato che esiste anche una pianificazione simultanea e una messa in coda competitiva nel cervello umano.

Come il cervello si prepara per il movimento e le azioni Per eseguire sequenze di azioni, i nostri cervelli devono fare la coda a ciascuno prima di farlo. Liderina / Shutterstock


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Per questo studio, i ricercatori erano interessati a vedere come il cervello si prepara all'esecuzione di sequenze d'azione ben studiate come digitare o suonare il piano. I partecipanti sono stati addestrati per due giorni per abbinare forme astratte con sequenze a cinque dita in un'attività basata su computer. Hanno imparato le sequenze osservando un piccolo punto spostarsi da un dito all'altro su un'immagine della mano visualizzata sullo schermo e premendo il dito corrispondente su un dispositivo di risposta. Queste sequenze erano combinazioni di due ordini di dita con due ritmi diversi.

Il terzo giorno, i partecipanti dovevano produrre - in base alla forma astratta presentata per un po 'sullo schermo - la sequenza corretta interamente dalla memoria mentre veniva registrata la loro attività cerebrale.

Guardando i segnali cerebrali, il team è stato in grado di distinguere i modelli neurali dei partecipanti mentre pianificavano ed eseguivano i movimenti. I ricercatori hanno scoperto che, millisecondi prima dell'inizio del movimento, tutti i finger press sono stati accodati e "impilati" in modo ordinato. Il modello di attivazione delle presse delle dita riflette la loro posizione nella sequenza che è stata eseguita immediatamente dopo. Questo modello di accodamento competitivo ha mostrato che il cervello ha preparato la sequenza organizzando le singole azioni nell'ordine corretto.

I ricercatori hanno anche esaminato se questa attività di preparazione alla messa in coda fosse condivisa tra sequenze diverse che avevano ritmi diversi o ordini di dita diverse, e ha scoperto che lo era. Il meccanismo di accodamento competitivo fungeva da modello per guidare ogni azione in una posizione e forniva la base per la produzione accurata di nuove sequenze. In questo modo il cervello rimane abbastanza flessibile ed efficiente da essere pronto a produrre combinazioni sconosciute di sequenze organizzando le stesse utilizzando questo modello preparatorio.

È interessante notare che la qualità del modello preparatorio prevedeva quanto accurato fosse un partecipante nel produrre una sequenza. In altre parole, più le attività o le azioni erano ben separate prima dell'esecuzione della sequenza, più probabilmente il partecipante doveva eseguire la sequenza senza errori. La presenza di errori, d'altra parte, significava che l'accodamento degli schemi in preparazione all'azione era meno definito e tendeva a confondersi.

Sapendo in che modo le nostre azioni sono pianificate in anticipo nel cervello, i ricercatori saranno in grado di scoprire i parametri per eseguire sequenze di movimento fluide e precise. Ciò potrebbe portare a una migliore comprensione delle difficoltà riscontrate nei disturbi dell'apprendimento e del controllo delle sequenze, come la balbuzie e la disprassia. Potrebbe anche aiutare lo sviluppo di nuove tecniche di riabilitazione o trattamento che ottimizzino la pianificazione dei movimenti in modo che i pazienti possano ottenere un controllo più esperto delle sequenze d'azione.The Conversation

Circa l'autore

Myrto Mantziara, PhD Researcher, Bangor University

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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