Cerebellum nos ayuda a “saber sin saber” en el deporte y la vida

Una nueva investigación identifica cómo el cerebelo garantiza que la práctica sea perfecta.

“Patina hacia donde va el disco, no donde ha estado. Un buen jugador de hockey juega donde está el puck; un gran jugador de hockey juega donde el disco va a estar “. —Wayne Gretzky

Se le atribuye a la leyenda del hockey sobre hielo Wayne Gretzky haber dicho el adagio demasiado usado, “Patina hasta donde va a estar el disco”, que ha sido interpretado literal y figurativamente por innumerables entrenadores deportivos y empresarios de negocios a lo largo de los años. Por ejemplo, en la víspera de la inauguración del iPhone que cambió el juego en 2007, Steve Jobs fue citado diciendo: “Hay una vieja cita de Wayne Gretzky que amo”. “Patino a donde va a estar el disco, no a donde ha estado”. Y siempre hemos tratado de hacer eso en Apple. Desde el comienzo mismo. Y siempre lo haremos ”.

Fuente: Pexels / Creative Commons

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La mecánica cerebral y las habilidades motoras requeridas para “patinar hacia donde va el disco” en el mundo de los deportes profesionales son muy similares a las habilidades motoras del mundo real requeridas para hacer cosas cotidianas, como andar en bicicleta para ir al trabajo o conducir su automóvil hacia el supermercado. Algunos ejemplos exóticos de habilidades motoras similares podrían incluir navegar en un rickshaw por el centro de Tokio en el tráfico en hora punta o las habilidades motoras precisas que se pueden observar en un pub lleno de humo donde un Maestro Jedi de lanzamiento de dardos con enfoque láser golpea la diana interna desde el otro lado. La habitación cada vez.

Con la práctica, la mayoría de las personas puede obtener el conocimiento intelectual “explícito” de aprender a golpear un objetivo de diana estática o móvil en diversas condiciones, así como el conocimiento intuitivo “implícito” de cómo realizar las habilidades motoras de forma automática y sin pensar demasiado.

En términos generales, el control motor explícito implica movimientos que podría describir o aprender a realizar utilizando un lenguaje declarativo y el control motor implícito implica movimientos coordinados finamente que solo puede aprender a realizar con fluidez y precisión después de mucha práctica, práctica y práctica.

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Desde una perspectiva metacognitiva de las habilidades motoras utilizadas para escribir esta publicación de blog: muchos teclistas táctiles pueden escribir más de cien palabras por minuto sin mirar el teclado QWERTY. Pero, sorprendentemente, la mayoría de los mecanógrafos expertos no tienen una memoria explícita o declarativa de dónde se encuentran físicamente todas las teclas de letras en el teclado. Sin embargo, una vez que alguien con años de experiencia con la escritura táctil coloque cada dedo índice en las crestas en forma de braille que definen las teclas de inicio de “F” y “J”, puede lograr velocidades de escritura increíblemente rápidas sin esfuerzo.

Debido a que aprendí las habilidades motoras implícitas y explícitas que se requieren para teclear en la escuela secundaria, estoy transcribiendo rápidamente este párrafo de flujo de conciencia en la oscuridad antes del amanecer sin mirar las teclas. Al igual que el rápido zorro rojo salta sobre el perezoso perro marrón o los patines de hockey sobre hielo de Wayne Gretzky, las yemas de mis dedos pueden deslizarse sobre el teclado y golpear con precisión cada letra del alfabeto para completar oraciones completas y pensamientos más rápidos de lo que mi mente puede procesar completamente tarea en cuestión.

Cerebelo (en latín, “pequeño cerebro”) en rojo.

Fuente: Base de datos de ciencias de la vida / Wikipedia Commons

Desde la perspectiva de la neurociencia, uno podría preguntarse: ¿Qué significan todas estas habilidades motoras que involucran los aspectos explícitos de “saber” exactamente lo que quiere que hagan sus músculos y un sexto sentido más intuitivo de “saber sin saber” dónde y cómo? ¿Necesitas mover partes de tu cuerpo en común? El aprendizaje motor a base de cerebelo es la respuesta.

Por primera vez, los científicos en Japón han identificado que los movimientos de alcance manual se basan en dos tipos de aprendizaje motor: (1) adquisición de control motor explícito y (2) adquisición de control motor implícito; Ambos creen que dependen de la función del cerebelo. Los hallazgos de este documento, “Modelos internos en tándem ejecutan el aprendizaje motor en el cerebelo”, se publicaron recientemente en los procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

Fuente: Pixabay / Creative Commons

Durante más de tres décadas, ha habido un debate en curso entre los neurocientíficos acerca de cómo los modelos internos de adquisición de aprendizaje motor funcionan en el cerebro. Una escuela de pensamiento fue que el control motor preciso en nuestras vidas diarias y los deportes depende de un modelo interno de “aprender dónde moverse” (es decir, el cálculo de un destino específico para cualquier comando motor dado). La otra escuela de pensamiento fue que el dominio de la sincronización exacta de la coordinación del motor afinada y la ejecución precisa del motor se basaba más en “aprender a moverse” (es decir, el cálculo de un comando de motor específico necesario para alcanzar un objetivo de diana).

Dependiendo de la escuela de pensamiento de uno, los expertos argumentarían que el cerebro usó uno u otro modelo interno. Curiosamente, los investigadores del Instituto Metropolitano de Ciencias Médicas de Tokio que llevaron a cabo esta reciente investigación cerebelosa han identificado que ambos modelos internos parecen ser necesarios para ejecutar movimientos precisos, y que tanto el aprendizaje motor implícito como el explícito parecen involucrar al cerebelo.

Como explican los autores, “Al realizar movimientos hábiles, los humanos usan predicciones de modelos internos formados por aprendizaje de repetición. Sin embargo, la organización computacional de los modelos internos en el cerebro sigue siendo desconocida. Aquí, demostramos que una arquitectura computacional que emplea una configuración en tándem de modelos internos directos e inversos permite un aprendizaje motor eficiente en el cerebelo. El modelo predijo las adaptaciones de aprendizaje observadas en experimentos de alcance manual en humanos que usaban lentes de prisma y explicaba los componentes cinéticos de estas adaptaciones de comportamiento. “El sistema en tándem también predijo una forma de aprendizaje motor subliminal que fue validado experimentalmente después de entrenar faltas intencionales de objetivos manuales”.

Cuando los sujetos llevaban las gafas de prisma, tocaban a la derecha de los objetivos. Sin embargo, después de movimientos repetitivos de alcance de la mano, aprendieron dónde moverse desde el error entre el punto de contacto y el punto del objetivo. Como resultado, tocaron explícitamente los objetivos. Tenga en cuenta que no podrían tocar los objetivos de forma implícita en esta etapa. Después de ejecuciones explícitas repetitivas de movimientos correctos, tocan implícitamente los objetivos sin pensar.

Fuente: Instituto Metropolitano de Ciencias Médicas de Tokio.

Para este experimento, el autor principal Takeru Honda y los coautores hicieron que los sujetos humanos hicieran repetidamente un movimiento de alcance con su dedo índice para golpear un objetivo en una pantalla táctil en la diana. Después de dominar esta habilidad, se pidió a los participantes que se pusieran un par de “lentes prismáticos” distorsionantes que cambiaron su visión unos grados hacia la derecha y engañaron a sus ojos para que pensaran que el objetivo estaba en algún lugar que no era (como un hockey que se mueve rápidamente disco). Al principio, todos perdían el objetivo, como era de esperar. Pero después de aproximadamente 10 intentos, las personas descubrieron cómo los “lentes prismáticos” cambiaron su visión y pudieron compensar de una manera que les permitió golpear el objetivo precisamente en la diana sin cometer errores y “sin pensar”.

Nuevamente, lo que hace que este estudio sea único es que los participantes se dieron cuenta conscientemente de que tenían que hacer estos ajustes utilizando el conocimiento explícito, pero los cambios también se hicieron automáticos a través del aprendizaje motor implícito subliminal. Estos resultados sugieren que aprender “dónde moverse” es necesario para la ejecución explícita de movimientos precisos, mientras que aprender “cómo moverse” es necesario para la ejecución implícita de movimientos impecables.

En particular, los investigadores encontraron que las personas con daños en el cerebelo tenían deficiencias en los tipos de aprendizaje motor tanto implícitos como explícitos. En una declaración, los autores dijeron: “De hecho, encontramos ambos tipos de déficits en pacientes cerebelosos al evaluarlos por los índices clínicos que desarrollamos. Por lo tanto, las aplicaciones de este hallazgo pueden ayudar a desarrollar pruebas clínicas para evaluar las capacidades de aprendizaje de diferentes tipos de pacientes cerebelosos. La prueba ayudará a medir los efectos de varias rehabilitaciones o terapias novedosas para la ataxia cerebelosa. En el campo de los deportes, los resultados actuales también ayudarán a desarrollar métodos efectivos de entrenamiento para los mejores atletas “.

La Teoría Universal de la Transformación Cerebelosa (UCT) y la Disimetría del Pensamiento

Otro estudio reciente sobre el cerebelo y las funciones motora y no motora realizadas por Xavier Guell, Jeremy Schmahmann y John Gabrieli del Instituto McGovern para la Investigación del Cerebro en el MIT y la Escuela de Medicina de Harvard se publicó en línea el 23 de septiembre como una preimpresión. Este artículo, “La especialización funcional es independiente de la variación microestructural en el cerebelo pero no en la corteza cerebral”, plantea la hipótesis de que la especialización funcional del cerebelo no está determinada por la microestructura y que las funciones del cerebelo pueden ser constantes de manera computacional en todos los dominios.

Güell et al. Resuma su hipótesis en el resumen del estudio: “Se entiende que el cerebro humano sigue principios fundamentales que vinculan la forma (como la microestructura y la conectividad anatómica) para funcionar (procesos perceptivo, motor, cognitivo, emocional y otros). La mayor parte de esta comprensión se basa en el conocimiento de la corteza cerebral, donde se cree que la especialización funcional está estrechamente vinculada a la variación microestructural, así como a la conectividad anatómica. La teoría de la Transformación Cerebelosa Universal (UCT, por sus siglas en inglés) ha postulado que el cerebelo tiene una organización de forma y función diferente en la que la microestructura es uniforme y en la que la especialización funcional está determinada únicamente por la conectividad anatómica con estructuras extracerebelosas. Todas las funciones cerebelosas pueden estar supeditadas a un sustrato microestructural común y, por lo tanto, computacional “.

Jeremy Schmahmann, director de la Unidad de Ataxia del Hospital General de Massachusetts e investigador pionero que identificó por primera vez el síndrome afectivo cognitivo cerebeloso (CCAS) en 1998, describió la importancia de este nuevo estudio en Twitter: “Evidencia experimental poderosa y novedosa que utiliza la RM cerebral para respaldar las teorías. de la Transformada Cerebelosa Universal y Disimetria del Pensamiento. Es decir, el cerebelo hace lo mismo con la cognición y la emoción que con el control motor porque está construido de esa manera ”.

Referencias

Takeru Honda, Soichi Nagao, Yuji Hashimoto, Kinya Ishikawa, Takanori Yokota, Hidehiro Mizusawa, Masao Ito. “Los modelos internos en tándem ejecutan el aprendizaje motor en el cerebelo”. Actas de la Academia Nacional de Ciencias (Primera publicación en línea: 25 de junio de 2018) DOI: 10.1073 / pnas.1716489115

Xavier Guell, Jeremy D. Schmahmann, John DE Gabrieli. “La especialización funcional es independiente de la variación microestructural en el cerebelo pero no en la corteza cerebral”. BioRxiv (Publicado por primera vez en línea como una preimpresión: 23 de septiembre de 2018) DOI: 10.1101 / 424176