Cómo aprende el cerebro de los buenos tenistas a ejecutar movimientos precisos

Simplificando mucho, podría decirse que lo que se asume es que cada movimiento específico de un músculo necesita la activación de neuronas concretas de la corteza motora. Y que el cometido de de la corteza motora es estar atenta a las indicaciones del resto de la corteza cerebral para pulsar (activar) de forma coordinada las “teclas” (neuronas) adecuadas a cada movimiento, explica Andrew Peters, neurobiólogo de la Universidad de California en San Diego.

Sin embargo, un estudio publicado en el último número de Nature , cuyo principal autor es Peters, muestra que la propia corteza motora, a diferencia de lo que se pensaba, desempeña un papel activo en el aprendizaje de los movimientos nuevos.

En una serie de experimentos con ratones, los investigadores han estudiado en detalle cómo esos movimientos se aprenden a lo largo del tiempo y cómo llegan a tener la suficiente precisión. En definitiva, cómo un ratón novato se convierte en un experto en una determinada acción, en este caso, presionar una palanca, y los cambios que tienen lugar en el cerebro mientras esto ocurre.

Para ello monitorearon durante dos semanas la actividad de las neuronas en la corteza motora de los roedores mientras estos aprendían a presionar una palanca de una forma específica con sus extremidades delanteras para recibir una recompensa.

Y lo que vieron fue que el patrón de actividad de la corteza motora iba cambiando de forma muy concreta a medida que los ratones se hacían expertos en la tarea. Por patrón de actividad se entiende cuántas neuronas, en qué zona y en qué momento se activan.

Al principio había un patrón de actividad bastante heterogéneo que implicaba a grandes grupos de neuronas de la corteza motora de los ratones. Algo así como si las neuronas estuvieran “ensayando” distintas secuencias de activación incluso para llevar a cabo movimientos parecidos.

Con el tiempo pequeños grupos de neuronas iban “poniéndose de acuerdo” y mostraban un patrón concreto de activación ordenado en el espacio y el tiempo. Esta “coreografía” neuronal tenía lugar después del aprendizaje y sólo se observaba en los ratones expertos en ejecutar un movimiento, en este caso apretar la palanca, pero no en los principiantes.

"Durante el aprendizaje había diferentes patrones de actividad en la corteza motora", dice Peters. "Esto se traduce en diferentes patrones de actividad incluso para movimientos similares. Una vez que el animal ha aprendido el movimiento, movimientos similares se acompañan de patrones congruentes. Y esta actividad más precisa no tenía lugar al principio del aprendizaje, aunque los movimientos fueran similares a los que se producían durante la ejecución experta", explica.

Y es que al principio los ratones ocasionalmente hacían movimientos “geniales” que se parecían a los que tenían lugar una vez que se convertían en expertos, pero los patrones de actividad cerebral que acompañan a a esos movimientos iniciales y a los finales eran completamente diferentes, sin embargo. En el transcurso del aprendizaje, el animal genera un patrón de actividad totalmente nuevo en la corteza motora para ejecutar el movimiento con precisión.

En palabras más sencillas la precisa “coreografía” de las neuronas en la corteza motora que dan lugar a los movimientos precisos de tenistas como Nadal o pianistas como Judith Jáuregui depende totalmente de la práctica. Algo que puede parecer obvio, pero que ahora se ha podido observar con precisión en el cerebro de los roedores.

Además la relación entre la actividad neuronal y un movimiento concreto se iba haciendo más precisa con la práctica. Y los cambios en la actividad de las neuronas implicadas coincidían con un incremento transitorio de la densidad de sus espinas dendríticas.

Las espinas dendríticas son los lugares en los que se forman las sinapsis, es decir, el contacto entre las neuronas, y están implicadas en el aprendizaje. Lo que hizo a los investigadores llegar a la conclusión de que la corteza motora no sólo lleva a cabo movimientos sino que tiene un papel activo a la hora de aprender “la coreografía” de un movimiento concreto.

"Nuestro hallazgo de que la relación entre los movimientos corporales y la actividad de las neuronas encargadas de mover los músculos adecuados es muy plástica y cambia con el aprendizaje proporciona una visión más clara de este proceso", afirma Takaki Komiyama, que ha liderado el equipo de investigación. "Esto es importante, porque podría llevar a nuevos abordajes en el tratamiento de los trastornos del aprendizaje y el movimiento, incluida la enfermedad de Parkinson", concluye.