Molti di noi hanno familiarità con l’idea della memoria muscolare: fai qualcosa abbastanza spesso da non dover più pensare a farlo. Andare in bicicletta, pattinare, tagliare le cipolle… è come se il cervello si spegnesse e il tuo corpo faccia da solo. In qualche modo ricorda come ripetere il compito.

Ma è vero? I nostri corpi possono effettivamente ricordare come fare le cose?

Tecnicamente parlando, no. Ma mentre i nostri corpi non riescono effettivamente a ricordare come fare le cose, si scopre che c’è una quantità significativa di ricerche che rivela la scienza del cervello dietro la cosiddetta “memoria muscolare”.

una quantità significativa di ricerche che rivela la scienza del cervello dietro la cosiddetta "memoria muscolare".

Cos’è la memoria muscolare?

Anche le più semplici azioni quotidiane comportano una complessa sequenza di tensione e rilassamento di molti muscoli diversi. Per la maggior parte di queste azioni abbiamo fatto pratica ripetuta nel corso della nostra vita, il che significa che queste azioni possono essere eseguite più velocemente, più agevolmente e con maggiore precisione. Nel tempo, con la pratica continua, le azioni complicate come andare in bicicletta, lavorare a maglia o suonare una melodia su uno strumento musicale possono essere eseguite quasi automaticamente e senza pensare.

Parliamo spesso di queste abilità come detenute nella memoria muscolare, ma questo termine è davvero un po’ improprio. Sebbene alcune abilità, come il ciclismo o il perfezionamento di un servizio del tennis, potrebbero richiedere il rafforzamento di alcuni muscoli, i processi che sono importanti per l’apprendimento e la memoria di nuove abilità si verificano principalmente nel cervello, non nei muscoli. I cambiamenti che avvengono nel cervello durante l’apprendimento delle abilità e la memoria alterano le informazioni che il cervello invia ai muscoli, modificando così i movimenti che vengono prodotti.

Nonostante questo, l’apprendimento delle abilità e la memoria sono chiaramente molto diverse dalle altre forme di memoria. Si pensa che la memoria umana sia composta da più sistemi diversi che possono funzionare tutti indipendentemente l’uno dall’altro [1]. Ad esempio possiamo avere ricordi per fatti, come il fatto che Parigi è la capitale della Francia, ma potremmo non essere in grado di ricordare quando o dove originariamente abbiamo appreso questo fatto. Allo stesso modo, potresti ricordare di aver avuto una conversazione con un amico, ma non ricordare di cosa trattava la conversazione. Questo perché la memoria dei fatti, nota come memoria dichiarativa, è pensata per essere un sistema diverso, controllato da meccanismi cerebrali diversi, rispetto a quello utilizzato per la memoria degli eventi della vita, noto come memoria episodica.

La memoria per le abilità può essere pensata come un altro sistema distinto. Ad esempio, potresti essere in grado di guidare perfettamente una bicicletta, ma ciò non significa che potresti spiegare a qualcuno l’esatta sequenza di movimenti necessari per poter pedalare. Potresti anche non ricordare quando o dove hai imparato questa abilità.

Esperimenti su pazienti con amnesia e altri disturbi della memoria hanno dimostrato come questi diversi sistemi di memoria possano operare separatamente. Un paziente, noto come HM, che soffriva di grave amnesia dopo l’intervento chirurgico per curare l’epilessia e non era in grado di formare nuovi ricordi per eventi o fatti della vita, aveva un normale apprendimento e memoria per abilità come il disegno a specchio [2]. In questo compito, a HM verrebbe chiesto di disegnare un’immagine semplice, come una stella, mentre vede solo l’immagine e la sua mano in uno specchio, nel senso che le sue azioni dovevano essere fatte nella direzione opposta a come apparivano a lui. Sorprendentemente, nonostante sia diventato molto abile nel disegno a specchio, HM non è mai riuscito a riconoscere l’attrezzatura del compito o a ricordare nessuna delle sessioni di allenamento. Questa scoperta indica un aspetto importante della memoria delle abilità, che può essere memorizzato senza alcuna consapevolezza cosciente e le azioni specializzate possono essere eseguite quasi automaticamente.

Questi diversi tipi di memoria sono controllati da diverse regioni del cervello, con memorie dichiarative ed episodiche principalmente prodotte e immagazzinate nel lobo temporale e nell’ippocampo. Una vasta gamma di aree cerebrali sembrano essere responsabili dei ricordi di abilità, tra cui:

  • aree nella corteccia motoria, la parte del cervello che invia segnali al muscolo del corpo ed è responsabile della pianificazione e dell’esecuzione dei movimenti;
  • i gangli della base, una struttura profonda nel cervello che è associata all’iniziazione del movimento;
  • il cervelletto, un’area nella parte posteriore del cervello che si occupa dell’adattamento.

 Ma cosa succede a queste regioni quando impariamo qualcosa di nuovo? E cosa si può dire di questi cambiamenti che consentono il miglioramento e la memoria per le competenze?

una quantità significativa di ricerche che rivela la scienza del cervello dietro la cosiddetta "memoria muscolare".

Come cambia la struttura del cervello quando creiamo una memoria di abilità?

Utilizzando la risonanza magnetica (MRI), i ricercatori possono studiare i diversi tipi di cambiamenti che ci permettono di imparare e ricordare un’abilità motoria. Uno di questi cambiamenti comporta l’aumento delle connessioni tra le diverse aree del cervello che sono richieste per una particolare abilità. In uno studio, condotto a Oxford, gli adulti sani hanno effettuato scansioni MRI prima e dopo sei settimane di allenamento di giocoleria. Queste scansioni potrebbero rilevare la sostanza bianca, le lunghe fibre che collegano insieme diverse parti del cervello. I ricercatori hanno scoperto che, dopo l’allenamento di giocoleria, c’è stato un aumento delle connessioni della materia bianca tra le regioni del cervello responsabili della visione e le regioni responsabili della realizzazione dei movimenti [3]. L’aumento delle connessioni tra le aree visive e di movimento consente una condivisione più rapida e più semplice delle informazioni.

Non è solo la materia bianca che può cambiare con l‘allenamento: gli studi hanno dimostrato che ci sono anche cambiamenti nella materia grigia. La materia grigia è costituita dai corpi delle cellule cerebrali (neurone) ed è il luogo in cui avviene l’elaborazione delle informazioni nel cervello. Un altro studio di giocoleria ha mostrato che dopo l’allenamento ci sono stati aumenti della materia grigia in parti del cervello che sono coinvolte nell’elaborazione di informazioni visive sugli oggetti in movimento [4], forse permettendo che le informazioni visive sulle sfere mobili di giocoleria siano elaborate in modo più accurato.

L’apprendimento di nuove abilità si traduce anche in cambiamenti nella corteccia motoria primaria, l’area del cervello responsabile di provocare azioni. Le cellule in questa zona stabiliscono connessioni con altri neuroni che viaggiano lungo il midollo spinale per contattare i muscoli del corpo e farli contrarre. Parti del corpo che sono vicine l’una all’altra, come le dita, sono controllate da aree vicine l’una all’altra nella corteccia motoria. Possiamo tranquillamente e facilmente studiare come le diverse parti della corteccia motoria si connettono ai muscoli in esseri umani sani usando una tecnica chiamata stimolazione magnetica transcranica (TMS). Usiamo il TMS per applicare piccoli impulsi magnetici sulla superficie del cuoio capelluto in diversi punti e registrare contrazioni nei muscoli del corpo.

La ricerca utilizzando TMS e altre tecniche ha scoperto che le “rappresentazioni” dei muscoli del corpo nella corteccia motoria variano tra gli individui a seconda del loro uso. Ad esempio, i giocatori professionisti di strumenti a corda tendono ad avere aree più grandi che rappresentano la loro mano sinistra [5,6]. Avere una rappresentazione più ampia, e quindi un maggior numero di connessioni dal cervello ai muscoli della mano, consente forse un controllo dei movimenti più preciso. Sebbene questi cambiamenti siano probabilmente il risultato di anni di pratica intensiva, piccoli cambiamenti nella rappresentazione possono verificarsi anche in periodi molto più brevi. Uno studio ha chiesto ai volontari sani di imparare un breve movimento di mani e piedi. I risultati hanno mostrato che l’area della corteccia motoria che rappresenta i muscoli della mano si estende temporaneamente verso l’area che rappresenta il piede [7].

I cambiamenti nella materia bianca, nella materia grigia e nella rappresentazione della corteccia motoria sembrano essere importanti per l’apprendimento delle abilità e la memoria. Il cervello di una persona molto brava in una particolare abilità, come il ballo o la riproduzione di un certo videogioco, potrebbe avere connessioni più bianche tra le diverse aree del cervello necessarie per ogni attività, più materia grigia in alcune di queste regioni, e potrebbe avere una maggiore rappresentazione della corteccia motoria dei muscoli necessari. Tuttavia, ci sono probabilmente molti altri tipi di cambiamenti strutturali che si verificano quando impariamo una nuova abilità motoria che deve ancora essere scoperta.

una quantità significativa di ricerche che rivela la scienza del cervello dietro la cosiddetta "memoria muscolare".

Che dire dei cambiamenti nella funzione cerebrale?

Oltre a misurare i cambiamenti nella struttura del cervello, gli scanner MRI possono essere utilizzati anche per osservare la funzione cerebrale quando si eseguono compiti diversi. La risonanza magnetica può dirci come l’attivazione cerebrale cambia mentre apprendiamo nuove capacità motorie. Gli studi hanno dimostrato che all’inizio dell’apprendimento di un nuovo movimento vi è una grande quantità di attività attraverso il cervello, ma in particolare in un’area nota come corteccia pre-motoria, che si trova proprio di fronte alla corteccia motoria primaria [8] ed è normalmente associato alla pianificazione del movimento. Alti livelli di attività sono anche osservati nei gangli della base che è un’area normalmente attiva durante l’inizio del movimento [9,10]. Gli alti livelli di attività in queste aree sono probabilmente legati al fatto che, per apprendere una nuova abilità, ogni azione deve essere pianificata e pensata. Dopo aver ripetuto la pratica dell’azione,

Altre aree come la corteccia motoria e il cervelletto rimangono attive anche quando l’azione è diventata automatica, ma qui l’attività diventa più focalizzata [11]. Questi risultati sono stati interpretati come il cervello che apprende il modo più efficace per eseguire l’azione. Se dovessimo scansionare una magliaia mentre stavano imparando un nuovo punto, o un giocatore che gioca a un nuovo videogioco, probabilmente vedremmo approssimativamente questo schema di attività.

E se confrontassimo una sarta principiante e una professionista mentre imparano una nuova tecnica? Bene, uno studio ha scannerizzato sia violinisti professionisti che dilettanti mentre eseguivano i movimenti che sarebbero necessari per suonare una sezione di un concerto di Mozart. Anche se c’erano molte somiglianze nell’attivazione, con entrambi i gruppi che mostravano l’attivazione della corteccia motoria, c’era un’attivazione più focalizzata nel gruppo di professionisti, che indicava la loro maggiore efficienza nella “preformatura” di questi movimenti. C’erano anche un minor numero di altre aree del cervello, come i gangli della base, che mostravano l’attivazione nel gruppo professionale, indicando che eseguivano il compito in modo più automatico rispetto al gruppo amatoriale [13].

Quindi, che tu sia un ciclista, una sarta, un ballerino o un giocatore, puoi ringraziare questi cambiamenti nella struttura e nella funzione del tuo cervello se riesci a migliorare e ricordare queste abilità. Senza lo straordinario fenomeno della memoria muscolare o di abilità, niente di tutto ciò sarebbe “facile come imparare ad andare in bicicletta”.

Fonte: Medium


Bibliografia:

  1. Squire, L. R. & Zola, S. M. Structure and function of declarative and nondeclarative memory systems. Proc. Natl. Acad. Sci. 93, 13515–13522 (1996).
  2. Milner, B. Les troubles de la mémoire accompagnant des lésions hippocampiques bilatérales. Physiol. Hippocampe Cent. Natl. Rech. Sci. pp. 257–272 (1962).
  3. Scholz, J., Klein, M. C., Behrens, T. E. & Johansen-Berg, H. Training induces changes in white matter architecture. Nat. Neurosci. 12, 1370–1371 (2009).
  4. Draganski, B. et al. Changes in grey matter induced by training. Nature 427, 311 (2004).
  5. Elbert, T., Pantev, C., Wienbruch, C., Rockstroh, B. & Taub, E. Increased Cortical Representation of the Fingers of the Left Hand in String Players. Science 270, 305 (1995).
  6. Hashimoto, I. et al. Is there training-dependent reorganization of digit representations in area 3b of string players? Clin. Neurophysiol. 115, 435–447
  7. Liepert, J., Terborg, C. & Weiller, C. Motor plasticity induced by synchronized thumb and foot movements. Exp. Brain Res. 125, 435–439 (1999).
  8. Toni, I., Krams, M., Turner, R. & Passingham, R. E. The Time Course of Changes during Motor Sequence Learning: A Whole-Brain fMRI Study. NeuroImage 8, 50–61 (1998).
  9. Seitz, R. J. & Roland, P. E. Learning of sequential finger movements in man: a combined kinematic and positron emission tomography (PET) study. Eur. J. Neurosci. 4, 154–165 (1992).
  10. Seitz, R. J., Roland, P. E., Bohm, C., Greitz, T. & Stone-Elander, S. Motor learning in man: a positron emission tomographic study. Neuroreport 1, 57–60 (1990).
  11. Wu, T., Kansaku, K. & Hallett, M. How Self-Initiated Memorized Movements Become Automatic: A Functional MRI Study. J. Neurophysiol. 91, 1690 (2004).
  12. Karni, A. et al. Functional MRI evidence for adult motor cortex plasticity during motor skill learning. Nature 377, 155 (1995).
  13. Lotze, M., Braun, C., Birbaumer, N., Anders, S. & Cohen, L. G. Motor learning elicited by voluntary drive. Brain 126, 866–872 (2003).