PMC

oricine a învățat cum să cânte la un instrument muzical știe că traducerea notelor de pe o foaie în mișcări ale degetelor este la început un efort, dar devine treptat mai automat în timp. Această caracteristică foarte apreciată a învățării motorii a fost descrisă în 1967 de Paul Fitts și Michael Posner. Într-o carte intitulată performanța umană, cunoscuții psihologi au propus trei etape ale învățării abilităților motorii: o fază cognitivă, o fază asociativă și o fază autonomă.

în prima etapă, mișcările sunt lente, inconsistente și ineficiente, iar părți mari ale mișcării sunt controlate conștient. În a doua etapă, mișcările devin mai fluide, mai fiabile și mai eficiente, iar unele părți ale mișcării sunt controlate automat. Și în a treia etapă, mișcările sunt corecte, consecvente și eficiente, iar mișcarea este controlată în mare măsură automat. Cu toate acestea, nu a fost clar exact modul în care diferitele etape ale învățării motorii se mapează pe sistemele neuronale din creier.

într-un studiu publicat în acest număr al PLOS Biology, Nicolas Schweighofer de la Universitatea din California de Sud și Hiroshi Imamizu de la Universitatea din Tokyo au combinat modelarea computațională cu imagistica prin rezonanță magnetică comportamentală și funcțională (fMRI) pentru a crea o hartă la nivelul creierului a amintirilor motorii cu diferite perioade de timp (Fig 1). Potrivit autorilor, descoperirile aruncă o nouă lumină asupra unei teorii psihologice clasice și ar putea fi folosite pentru a îmbunătăți strategiile de reabilitare a abilităților motorii după afectarea creierului.

în noul studiu, 21 de voluntari sănătoși au efectuat sarcini de adaptare vizual-motorie, în timp ce activitatea creierului lor a fost măsurată cu fMRI. La începutul fiecărui proces, o cruce albă (cursor) a apărut în centrul ecranului, iar subiecții au manipulat apoi un joystick pentru a muta cursorul într-un cerc roșu sau albastru care apărea în partea de sus a ecranului. Dar a existat o nepotrivire vizual-motor: cursorul a fost rotit cu 40 de grade față de direcția reală de mișcare. De-a lungul timpului, subiecții au învățat să se adapteze la această rotație prin ajustarea mișcării joystick-ului în direcția opusă.

datele comportamentale au relevat mai multe etape ale învățării motorii, adaptarea rapidă având loc în blocuri de nouă încercări și adaptarea lentă care are loc în blocuri. Cercetătorii au dezvoltat apoi un model pentru a determina ce sisteme neuronale au fost implicate în diferitele etape ale învățării motorii. Ei au descoperit că învățarea rapidă care are loc în cinci secunde a fost asociată cu activitatea în regiunile creierului frontal și parietal. În schimb, învățarea intermediară între două minute și aproximativ o oră și jumătate a fost asociată cu activitate în regiunea anterioară a lobului parietal inferior. Cea mai lentă etapă de învățare, care s—a desfășurat pe parcursul orelor, a fost asociată cu activitatea în porțiunile anterioare mediale ale cerebelului-o regiune a creierului care joacă un rol important în controlul motor.

aceste descoperiri sunt în concordanță cu cercetările anterioare care arată că regiunile frontale sunt implicate în etapele timpurii de învățare a atenției, excitării, analizei vizuale a mișcării, memoriei de lucru spațiale, memoriei mișcărilor mâinilor și planificării mișcării. În mod similar, se știe că regiunile parietale joacă un rol în stadiile timpurii de învățare ale rotației mentale și vizual-motorii. Luate împreună, descoperirile sugerează că fazele cognitive și asociative inițiale ale învățării motorii recrutează regiuni cerebrale frontale și parietale, în timp ce stadiul final al învățării autonome depinde de cerebelul anterior-medial. Astfel, prin combinarea mai multor tehnici complementare, cercetătorii au oferit perspective mai profunde asupra unei teorii psihologice clasice și influente propuse în urmă cu câteva decenii.