Las demandas de flexibilidad influyen en la participación de la corteza motora en la ejecución de secuencias motoras, según un estudio en ratas

La corteza motora es parte del cerebro de los mamíferos y se sabe que apoya la planificación y el control de los movimientos corporales voluntarios. Sin embargo, algunos estudios de neurociencia anteriores encontraron que la corteza motora puede no ser necesaria para ejecutar algunas habilidades y secuencias motoras aprendidas, lo que plantea la cuestión de cuándo y cómo se recluta.

Investigadores de la Universidad de Harvard llevaron a cabo recientemente un estudio con ratas para abordar esta cuestión. Su papel, publicado en Neurociencia de la naturalezamuestra que la participación de la corteza motora en la ejecución de la secuencia motora depende del grado en que una tarea determinada requiere flexibilidad.

«Nosotros encontrado previamente que la corteza motora no es necesaria para generar habilidades aprendidas o secuencias motoras altamente automatizadas», dijo a Medical Xpress Bence P. Ölveczky, autor principal del artículo.

«Esto fue una desviación de la sabiduría común, que suponía que las habilidades motoras aprendidas se almacenan en la corteza motora. Sin embargo, si este es el caso, ¿cuándo es necesaria la corteza motora para generar secuencias motoras?»

Basándose en su investigación anterior, los investigadores decidieron explorar si la corteza motora está involucrada en la generación de secuencias en respuesta a señales sensoriales y cómo. Plantearon la hipótesis de que esta región del cerebro transmite información procesada en los circuitos corticales (p. ej., el significado de un estímulo determinado) a los centros motores subcorticales del cerebro.

Para probar esta hipótesis, Ölveczky y sus colegas realizaron una serie de experimentos con ratas adultas. Estas ratas fueron entrenadas para «tocar» un pequeño piano con sólo tres teclas, produciendo secuencias de tres notas.

«Había dos contextos: en un contexto, las ratas sólo tenían que realizar una secuencia específica», explicó Ölveczky. «Esto equivale a aprender y entrenar demasiado en una sola pieza de piano durante semanas y meses. Te vuelves realmente bueno, o ‘automático’, como lo llamamos».

En la segunda condición experimental, las ratas todavía fueron entrenadas en esta secuencia, pero aprendieron a generar otras secuencias de tres elementos que cambiaban con cada prueba. Estas secuencias dependían de señales instructivas proporcionadas a las ratas, que previamente habían aprendido a interpretar.

«La analogía aquí es con un pianista que lee partituras y produce secuencias de acción basadas en señales (es decir, notas musicales en una partitura) que ha aprendido a interpretar», dijo Ölveczky.

«Luego lesionamos la corteza motora y descubrimos que los animales que aprendieron secuencias individuales sobreentrenadas no se vieron afectados, mientras que las ratas que tuvieron que interpretar señales para obtener la secuencia correcta se vieron muy afectadas».

Estos experimentos arrojaron varias ideas interesantes. En primer lugar, los investigadores descubrieron que las ratas sin corteza motora aún podían reproducir la secuencia en la que estaban sobreentrenadas.

Esto confirmó los hallazgos anteriores del equipo, que sugerían que la ejecución de secuencias motoras que se han practicado ampliamente y que, por lo tanto, se han vuelto automáticas, no está respaldada por la corteza motora. Por el contrario, la capacidad de generar nuevas secuencias en respuesta a señales específicas, lo que requiere una mayor flexibilidad, parecía estar respaldada por la corteza motora.

Curiosamente, los investigadores descubrieron que la secuencia sobreentrenada, que era independiente de la corteza motora cuando se entrenaba de forma aislada, se volvía dependiente de la corteza motora cuando se entrenaba junto con secuencias más flexibles.

«Para seguir con la analogía del pianista, este es el caso cuando por la mañana entrenas (sobre) la pieza que tocarás para el concierto, pero por la noche también tocas diferentes melodías de la partitura», dijo Ölveczky. «Esto es interesante para nosotros porque sugiere que el mismo comportamiento puede implementarse en diferentes circuitos cerebrales dependiendo de cómo se aprende».

Básicamente, los investigadores descubrieron que si una secuencia se aprende junto con otras y se apoya en los mismos movimientos, se vuelve dependiente de la corteza motora. Sin embargo, si los movimientos especializados utilizados para aprender una secuencia específica no se reutilizan en otros contextos, el cerebro parece consolidar este comportamiento en circuitos subcorticales.

«Creemos que esto es posible porque la progresión de comportamientos rutinarios y altamente estereotipados se puede definir sin ambigüedades en términos de comportamientos pasados», afirmó Ölveczky.

«Todo lo que el cerebro necesita hacer es conectar la acción pasada con la acción futura. Pero si el mapeo entre la acción pasada y la acción futura es ambiguo y depende de señales ambientales, entonces la corteza cerebral interviene. Esto tiene implicaciones en la forma en que practicamos y aprendemos nuestra propia acción. habilidades.»

El reciente estudio de Ölveczky y sus colegas ofrece información valiosa que podría informar futuros métodos de aprendizaje. Específicamente, sugiere que el sobreentrenamiento en una sola secuencia motora podría impedir que los estudiantes reutilicen los movimientos que aprendieron en otros contextos y produzcan comportamientos diferentes.

«Evitar esta inflexibilidad podría ser la razón por la que los buenos profesores de piano nunca te harán practicar la misma pieza repetidamente, sino que intercalarán otros ejercicios, como escalas y estudios», añadió Ölveczky. «En nuestros próximos estudios, queremos explorar más a fondo la lógica de cómo los circuitos neuronales generan habilidades aprendidas en diferentes condiciones».

© 2024 Red Ciencia X