In che modo il cervello padroneggia inconsciamente le abilità automatizzate?

Un nuovo studio collega l’apprendimento implicito e le regioni laterali del cervelletto.

Cervello umano visto dal basso, che mostra cervelletto (latino per “piccolo cervello”) e tronco cerebrale.

Fonte: Wikipedia / Dominio Pubblico

Le regioni specifiche del cervelletto sono fondamentali per la memoria implicita e svolgono un ruolo importante nell’acquisizione di abilità automatizzate che qualcuno può eseguire senza consapevolezza cosciente o “sovra-pensando” al processo, secondo un crescente numero di prove. Ad esempio, uno studio recente, “Deficit di apprendimento implicito nei bambini con distrofia muscolare di Duchenne: prove per un deterioramento cognitivo cerebellare” ha identificato un legame tra la memoria procedurale (implicita), il cervelletto laterale e la connettività della corteccia cerebrale con i gangli della base via cerebro – reti cerebellari. Questi risultati sono stati pubblicati il ​​16 gennaio 2018 nella rivista PLoS ONE .

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Per saperne di più sulla differenza tra memoria dichiarativa (esplicita) e memoria procedurale (implicita) vedi: “La lingua utilizza i circuiti cerebrali antichi che predestono l’uomo” e “La misteriosa neuroscienza dell’apprendimento delle abilità automatiche.” Questo video di un minuto mostra come digitare automaticamente utilizza una memoria procedurale implicita senza una conoscenza esplicita di dove sono i tasti sulla tastiera: come atleta, sono stato affascinato dal ruolo che il cervelletto gioca nelle prestazioni sportive e nella memoria implicita sin da quando ero un giovane giocatore di tennis. Il mio defunto padre, Richard Bergland, MD, era un neuroscienziato, neurochirurgo e autore di The Fabric of Mind (Viking). Era anche il mio allenatore di tennis. I nonni norvegesi di mio padre erano immigrati venuti in America senza alcuna abilità basata sul merito. I suoi genitori erano poveri e non potevano permettersi l’università. Negli anni ’30, durante l’era della polvere e della Grande Depressione, i miei nonni missionari si diressero dal Minnesota verso i calanchi del Montana, dove nacque mio padre.

Come parte del suo sogno americano, mio ​​padre ricevette una borsa di studio per l’università basata sulla sua abilità sportiva. Papà ha attribuito la memoria implicita che ha martellato nel suo cervelletto colpendo religiosamente una pallina da tennis contro un tabellone usando una racchetta battuta su di lui con la sua abilità atletica. Da adolescente, “Dick” Bergland è diventato il campione del tennis dello stato del Montana. All’università, ha giocato a tennis e a squash. Gli sport sulle racchette erano il suo biglietto per uscire dalla povertà e nella Cornell Medical School di New York City, dove sono nato. Quando ripenso alla sua carriera, mio ​​padre direbbe: ” Di questo sono assolutamente certo, diventare un neurochirurgo è stata una diretta conseguenza del mio occhio per la palla “.

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Richard M. Bergland, MD ha accreditato la sua padronanza delle abilità di tennis automatizzato con funzioni del cervelletto. Come neurochirurgo, era fermamente convinto che l’esecuzione delle operazioni cerebrali si basasse molto più sulla memoria implicita / procedurale rispetto alla memoria esplicita / dichiarativa che aveva acquisito nella biblioteca.

Fonte: per gentile concessione di Kay Bergland

Come allenatore di tennis basato sulla neuroscienza, papà mi diceva continuamente: ” Chris, pensa di martellare e forgiare la memoria muscolare implicita nelle cellule di Purkinje del tuo cervelletto ad ogni colpo. “Credeva che la chiave per evitare quello che la leggenda del tennis Arthur Ashe chiamava” Paralisi per analisi “era di rendere il proprio gioco di tennis più automatizzato / cerebellare e meno intellettuale / cerebrale. ( Cerebellar è la parola sorella per cerebrale e significa “relativo o localizzato nel cervelletto”).

“Non sappiamo esattamente cosa stia facendo il cervelletto. Ma qualunque cosa stia facendo, ne sta facendo un sacco. -Richard Bergland, MD (neurochirurgo e neuroscienziato del 20 ° secolo)

Molto di ciò che sappiamo su come funziona il cervelletto umano si basa sull’osservazione della struttura cerebellare atipica o sulla disfunzione causata da lesioni o malattie e sulla successiva documentazione dei cambiamenti nell’apprendimento e nel comportamento.

Sulla base della sua osservazione di pazienti con lesioni cerebellari e altre prove sul cervelletto disponibili nel tardo 20esimo secolo, mio ​​padre ebbe l’impressione che l’apprendimento automatizzato e la memoria implicita fossero legati alla struttura e alla funzione cerebellare. Detto questo, prima dei recenti progressi tecnologici del 21 ° secolo, era impossibile provare le sue ipotesi sul cervelletto in un laboratorio. Pertanto, avrebbe speculativamente dire: ” Non sappiamo esattamente cosa stia facendo il cervelletto. Ma qualunque cosa stia facendo, ne sta facendo un sacco . ”

Fortunatamente, prima della sua morte nel 2007, ho potuto collaborare con mio padre mentre scrivevo il manoscritto per il mio primo libro, The Athlete’s Way: Sweat and the Biology of Bliss (St. Martin’s Press). Durante questo periodo, abbiamo parlato tutti i giorni. E ho scelto il suo cervello per imparare il più possibile su come la mente, il corpo e il cervello lavorano all’unisono basandosi sulla sua acquisizione per tutta la vita di conoscenza esplicita riguardante la neuroscienza.

A quel tempo, mio ​​padre non riusciva a ottenere le sue idee visionarie sul cervelletto pubblicate su riviste peer-reviewed. Così, dopo aver battuto un Guinness World Record e ottenuto un accordo con un libro, ero determinato a usare la mia piattaforma come atleta e autore per pubblicare le sue idee radicali sul cervelletto. Poiché la mia scrittura era orientata verso un pubblico mainstream, siamo stati in grado di aggirare i guardiani dell’Accademia della torre d’Avorio e di avanzare idee pionieristiche e nuove che sfidavano lo status quo.

Questo diagramma illustra le prime incarnazioni del “Modello del Cervello Spaccato di Bergland” e delucida vari ruoli ipotetici che il cervello e il cervelletto potrebbero svolgere all’interno dei sistemi cerebrali cervelletto cerebrale-cerebrale dinamico. (Dalla pagina 81 di The Athlete’s Way: Sweat and the Biology of Bliss)

Fonte: foto e illustrazione di Christopher Bergland (Circa 2007)

Insieme, mio ​​padre e io abbiamo creato un modello di cervello diviso che abbiamo chiamato “cervello cerebrale in su”. Questa è stata una risposta diretta e convincente al famigerato modello “cervello sinistro-destro-destro”. Parte della nostra motivazione a spostare la conversazione verso l’interazione “up-down” tra il cervello e il cervelletto era che mio padre si era aggrovigliato in alcune delle polemiche che circondano “cervello sinistro-destro” quando era capo della neurochirurgia ad Harvard Medical Scuola Beth Israel Hospital. (Ad esempio, ha servito come esperto medico per un libro bestseller chiamato Drawing on the Right Side of the Brain .)

Più tardi nella vita, il pensiero di mio padre si era evoluto nel ritenere che la relazione tra entrambi gli emisferi del cervello (latino per “cervello”) ed entrambi gli emisferi del cervelletto (latino per “piccolo cervello”) dovrebbe essere inclusa nella ricerca e nelle discussioni sul interazione tra gli emisferi sinistro-destro della corteccia cerebrale.

C’è un avvertimento importante: ovviamente, l’intero cervello funziona in concerto nel suo insieme e la struttura del cervello eccessivamente generalizzante e la connettività funzionale basata su modelli di cervello diviso può essere troppo semplicistica. Detto questo, torniamo ai dettagli nitidi del già citato studio del gennaio 2018 condotto da Stefano Vicari del Dipartimento di Neuroscienze e Neuroriabilitazione dell’Ospedale Pediatrico Bambino Gesù di Roma.

Per questo studio, Vicari et al. focalizzata su individui affetti da Distrofia Muscolare di Duchenne (DMD) senza disabilità intellettiva e li ha confrontati con una coorte età-partita di bambini tipicamente in via di sviluppo (TD). I ricercatori hanno utilizzato una versione modificata del Serial Reaction Time Task (SRTT) progettato per misurare le abilità di apprendimento sequenziale implicite.

Come spiegano gli autori, “In questo studio, l’SRTT è stato somministrato a un gruppo di bambini DMD senza disabilità intellettiva e ai controlli TD al fine di studiare il loro apprendimento implicito e, di conseguenza, la loro funzione di rete cerebro-cerebellare. Più specificamente, abbiamo voluto stabilire se l’SRTT può rilevare segni di implicite difficoltà di apprendimento in un gruppo di bambini con DMD senza disabilità intellettiva e se questi erano correlati al sito di mutazione. SRTT è in grado di analizzare l’apprendimento implicito della sequenza e di dimostrare il ruolo del cervelletto e dei suoi circuiti come struttura chiave per questa funzione. ”

I ricercatori hanno somministrato questi test a 32 bambini di Duchenne e a 37 controlli di età cronologica comparabile. In particolare, il gruppo di Duchenne ha mostrato un tasso ridotto di apprendimento implicito anche in assenza di disabilità intellettuale globale.

Come scrivono gli autori: “Sembra che vi sia una menomazione specifica nell’apprendimento implicito e procedurale, come osservato negli adulti con lesioni cerebellari, che colpisce le regioni laterali del cervelletto. Il ruolo del cervelletto nei deficit nell’apprendimento implicito e nell’apprendimento procedurale è stato osservato anche nei bambini con malattia neurologica acquisita e dislessia evolutiva o disabilità intellettiva. Il cervelletto sembra avere un ruolo importante nel rilevare e riconoscere le sequenze degli eventi e nell’acquisire e automatizzare nuove procedure cognitive. ”

Stefano Vicari e collaboratori riassumono le loro scoperte: “In conclusione, il nostro studio ha documentato un deficit nell’apprendimento implicito in un campione di ragazzi con DMD senza disabilità intellettiva. Sulla base delle nostre conoscenze, questo deficit può essere interpretato come l’espressione di una disfunzione del cervelletto e, più specificamente, delle regioni laterali del cervelletto e delle sue connessioni di rete. ”

Riferimenti

Stefano Vicari, Giorgia Piccini, Eugenio Mercuri, Roberta Battini, Daniela Chieffo, Sara Bulgheroni, Chiara Pecini, Simona Lucibello, Sara Lenzi, Federica Moriconi, Marika Pane, Adele D’Amico, Guja Astrea, Giovanni Baranello, Daria Riva, Giovanni Cioni, Paolo Alfieri. “Deficit di apprendimento implicito nei bambini con distrofia muscolare di Duchenne: prove per un danno cognitivo cerebellare?” PLoS ONE (Pubblicato: 16 gennaio 2018) DOI: 10.1371 / journal.pone.0191164

Ulrike Schara, Melanie Busse, Dagmar Timmann e Marcus Gerwig. “L’apprendimento associativo dipendente da cervelletto è conservato nella distrofia muscolare di Duchenne: uno studio che utilizza il condizionamento del collasso del ritardo”. PLoS ONE (pubblicato il 14 maggio 2015) DOI: 10.1371 / journal.pone.0126528

Kristy M. Snyder, Yuki Ashitaka, Hiroyuki Shimada, Jana E. Ulrich, Gordon D. Logan. “Quali tipisti esperti non conoscono la tastiera QWERTY.” Attenzione, percezione e psicofisica (2014) DOI: 10.3758 / s13414-013-0548-4