¿Cómo cambia el cerebro cuando se realizan tareas especializadas?

Ejecutar secuencias de movimientos de memoria y adaptarlos a las demandas cambiantes de la tarea es un sello distintivo del comportamiento humano hábil, desde escribir a mano hasta tocar un instrumento musical. Los músicos y los atletas pueden modificar el tiempo y el orden de los movimientos en una secuencia, lo que permite un amplio repertorio de comportamientos flexibles. ¿Cómo reúne el cerebro estas características de secuencia de alto nivel en un todo integrado?

Ahora los expertos tienen una respuesta. En una reciente investigación descubrieron que el cerebro separa el orden y la sincronización de los movimientos en secuencias complejas, antes de comprimirlos y transferirlos a comandos de movimiento específicos, o “memoria muscular”, cuando la persona comienza la acción.

Los científicos de la Universidad de Birmingham y la Universidad de Bangor (Gales) detectaron que la secuencia de movimiento de alto nivel (como el orden y el tiempo) se puede almacenar en varias áreas motoras del cerebro, a menudo a lo largo de varios días de entrenamiento y memorización de secuencias de acción, antes de activarse siguiendo un desencadenante particular, como una señal musical o un pistoletazo que dé la señal de salida.

Al publicar sus hallazgos en la publicación especializada Journal of Neuroscience, investigadores de la Universidad de Birmingham y de la Universidad de Bangor expresaron en su documento que creen que el descubrimiento puede ayudar a mejorar la rehabilitación motora de las víctimas de accidentes cerebrovasculares.

“Desde escribir a mano hasta tocar un instrumento musical, realizar secuencias de movimientos de memoria es un sello distintivo del comportamiento humano hábil. Lo sorprendente es que el cerebro separa estas habilidades en sus características constituyentes en lugar de codificarlas como una memoria muscular integrada, incluso después de un entrenamiento intensivo. Hay un cambio en los estados de información dentro del cerebro cuando se realizan tales tareas” indicó Katja Kornysheva, investigadora principal perteneciente al Centro para la Salud del Cerebro Humano de la Universidad de Birmingham.

“La información se recupera de la memoria descomprimida cuando la preparamos para su ejecución, antes de comprimirla para iniciar la tarea. Quizás este mecanismo de descompresión nos ayude a permanecer flexibles para los ajustes, incluso en los últimos cientos de milisegundos antes de comenzar el movimiento, por ejemplo, si necesitamos cambiar la velocidad o el tiempo de una acción próxima” continúa la especialista.

En una serie de casi 1.000 pruebas, los participantes diestros (excluidos los músicos profesionales) aprendieron y memorizaron cuatro secuencias de teclado que prepararon y posteriormente reprodujeron después de una indicación visual.

Pasado el entrenamiento, los participantes reprodujeron las secuencias de teclado en un escáner de resonancia magnética que midió los patrones de actividad en el cerebro durante la tarea. La señal de “comenzar” apareció en algunos ensayos, lo que permitió a los investigadores separar la preparación del movimiento en sí mismo.

El primer autor Rhys Yewbrey investigador de la Universidad de Bangor, comentó al respecto: “También encontramos varias regiones del cerebro que controlan el tiempo durante la producción del movimiento, pero ninguna parecía controlar el orden sin integrarlo con el tiempo. Hubo un efecto coincidente en el comportamiento de los participantes: fueron más rápidos en adquirir una secuencia con una nueva orden dada con leves presiones con los dedos cuando estaban familiarizados con el tiempo, pero les costó aprender una secuencia cuando tenían que emparejar un orden previamente entrenando con un nueva temporización”.

Los investigadores creen que el cerebro separa el orden de la secuencia y el tiempo como elementos que representan un control de nivel superior, que se combinan para definir cómo exactamente se debe realizar la tarea. Estos nuevos resultados ayudan a comprender mejor cómo las acciones hábiles se almacenan y controlan en el cerebro para el desarrollo de actividades cotidianas, como escribir a máquina, atarse los cordones de los zapatos y tocar un instrumento musical, y qué las hace flexibles y resistentes a los cambios en el entorno o en los trastornos neurológicos.

“Volver a compilar las características de la secuencia prueba por prueba durante la planificación puede permitir un ajuste flexible de última hora antes del inicio del movimiento”, confirmó Yewbrey. Estos hallazgos tienen implicaciones para comprender el control jerárquico de las secuencias de movimiento especializado, así como también cómo se desarrolla la información en las áreas del cerebro a través de la planificación y ejecución para el control motor especializado.

Del presente estudio también fue parte Myrto Mantziara, especialista perteneciente a la unidad de imágenes de la Universidad de Bangor en Gales, Reino Unido.

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