Come funziona la memoria muscolare del cervello

Il cervello umano ci permette di suonare il pianoforte, gareggiare in atletica o ballare, attraverso una particolare memoria muscolare, aprendo e chiudendo le informazioni sulla tempistica e l’ordine dei movimenti prima dell’azione da compiere.

Stando a quanto emerge da un nuovo studio, infatti, l’ordine e la tempistica dei movimenti sono separate dal cervello prima di essere elaborati in comandi di movimento specifici quando la persona inizia l’azione.

I ricercatori hanno dunque scoperto che le sequenze di movimento di alto livello possono essere memorizzate in diverse aree motorie del cervello, spesso per diversi giorni di allenamento e memorizzazione di sequenze di azioni, prima di essere attivate in seguito a un particolare innesco, come uno spunto musicale o lo start di una gara.

Pubblicando i risultati lo scorso 6 febbraio su Journal of Neuroscience, i ricercatori dell’Università di Birmingham e dell’Università di Bangor ritengono ora che la scoperta possa contribuire a migliorare la riabilitazione motoria delle vittime di ictus. Ma come?

La dott.ssa Katja Kornysheva, ricercatrice principale del Centre for Human Brain Health dell’Università di Birmingham, ha commentato che “dalla scrittura a mano al suonare uno strumento musicale, l’esecuzione di sequenze di movimenti a memoria è un segno distintivo del comportamento umano abile. Ciò che sorprende è che il cervello separa queste abilità nelle loro caratteristiche costitutive piuttosto che codificarle come una memoria muscolare integrata, anche dopo un lungo allenamento. Durante l’esecuzione di tali compiti si verifica un cambiamento degli stati informativi all’interno del cervello”.

“Le informazioni vengono recuperate dalla memoria senza cerniere, quando le prepariamo per l’esecuzione, prima di essere riunite per iniziare il compito. Forse questo meccanismo di apertura ci aiuta a rimanere flessibili per gli aggiustamenti, anche nelle ultime centinaia di millisecondi prima di iniziare il movimento, ad esempio se dobbiamo cambiare la velocità o il tempo di un’azione imminente” – ha poi proseguito la ricercatrice.

Per quanto poi riguarda le modalità di realizzazione dello studio, sono state compiute quasi 1.000 prove che hanno coinvolto i partecipanti destrimani del campione (esclusi i musicisti professionisti) invitati a imparare e memorizzare quattro sequenze di tastiere che hanno preparato e successivamente prodotto dopo un suggerimento visivo.

Dopo l’addestramento, i partecipanti hanno prodotto le sequenze di tastiere in uno scanner a risonanza magnetica che ha misurato i modelli di attività cerebrale durante il compito. Il segnale di “start” tuttavia non è apparso in alcune prove, permettendo così ai ricercatori di separare la preparazione dal movimento stesso.

Il primo autore dello studio, Rhys Yewbrey, della Bangor University, ha commentato anche “abbiamo trovato diverse regioni cerebrali che controllano il tempo durante la produzione del movimento, ma nessuna sembrava controllare l’ordine senza integrarlo con il tempo. C’era un effetto di corrispondenza nel comportamento dei nostri partecipanti: erano più veloci nell’acquisire una sequenza con un nuovo ordine di pressione delle dita quando avevano familiarità con la tempistica, ma faticavano ad apprendere una sequenza quando dovevano associare un ordine precedentemente addestrato con una nuova tempistica. Forse il controllo dei tempi che rimane attivo durante la produzione consente una certa flessibilità anche dopo l’inizio del movimento”.

I ricercatori ritengono anche che il cervello separi l’ordine di sequenza e la temporizzazione come elementi di “cosa” che rappresentano un controllo di livello superiore, che vengono combinati per definire “come” esattamente il compito debba essere eseguito.

I nuovi risultati, concludono i ricercatori, dovrebbero aiutare a comprendere meglio il modo in cui le azioni abili sono immagazzinate e controllate nel cervello per le abilità quotidiane come scrivere a macchina, legare i lacci delle scarpe e suonare uno strumento musicale, e cosa le rende flessibili e resistenti ai cambiamenti dell’ambiente o ai disturbi neurologici.