Cómo el cerebro organiza y ejecuta movimientos complejos como un ordenador de alta velocidad

Un nuevo estudio sugiere que para realizar tareas que parecen automáticas, como atarse y desatarse los zapatos o tocar un instrumento, el cerebro humano planifica y ejecuta movimientos mucho más complejos. Los científicos que lideran esta investigación; Rhys Yewbrey, Myrto Mantziara y Katja Kornysheva de las universidades de Bangor y Birmingham, en Reino Unido, llevaron a cabo este innovador estudio utilizando resonancia magnética funcional (fMRI) para observar cómo las regiones corticales procesan y combinan el orden y el ritmo de los movimientos.

¿Cómo Planifica el Cerebro los Movimientos?

Este estudio publicado en el Journal of Neurocience el 8 de marzo de 2023, investigó cómo el cerebro ejecuta las “memorias musculares”. Se analizó la actividad cerebral de 24 participantes mientras tocaban melodías sencillas en un teclado. Cabe destacar que ninguno de estos participantes era músico entrenado, sino que aprendieron secuencias de teclas con una mano días previos al estudio.

En la fase de planificación, el cerebro utiliza regiones clave, como el área premotora y el cortéx parietal, procesa independientemente los componentes atribuidos al movimiento: el orden de las acciones y su ritmo. En este proceso aísla movimientos en partes manejables, a modo de “un rompecabezas cerebral” que se ensambla antes de la ejecución.

Este estudio demostró que estas regiones corticales se activan para organizar los movimientos de manera efectiva, permitiendo ajustes precisos antes de actuar. Esto es fundamental en actividades como practicar deportes, tocar un instrumento musical o para realizar las tareas cotidianas complejas.

Además, el estudio reveló que durante esta etapa de planificación no ocurre la integración de los elementos, sino que estos se mantienen separados para facilitar ajustes flexibles en tiempo real.

Este enfoque modular es fundamental para la adaptabilidad motora humana. Al entender este proceso, se pueden diseñar estrategias de entrenamiento personalizadas para aletas, músicos y personas en rehabilitación neurológica, mejorando su rendimiento y recuperación.

La Magia de la Ejecución: Integración de Ritmo y Orden

Al momento de realizar la acción, tocar el instrumento, el cerebro realiza un cambio crucial: las partes que previamente se separaron se integran en un todo coordinado. Regiones como el cortéx motor primario (M1) y el área motora suplementaria (SMA) trabajan en conjunto para combinar el ritmo y el orden en un flujo continuo y preciso.

Los investigadores utilizaron análisis multivariados de patrones cerebrales para demostrar que esta integración se produce durante la ejecución, y no antes. Esto permite movimientos complejos y coordinados, como al escribir rápidamente en un teclado o realizar una coreografía elaborada.

La investigación también destacó que el entrenamiento repetitivo mejora la eficiencia cerebral porque optimiza la integración de estos elementos, facilitando un aprendizaje más rápido y efectivo.

Eso explica por qué las personas con habilidades entrenadas, como pianistas o deportistas, parece actuar de forma “automática”. Sus cerebros han desarrollado patrones optimizados para incorporar información de forma efectiva, reduciendo el esfuerzo mental durante la acción.

Aplicaciones Prácticas: De la Ciencia a la Vida Diaria

Los hallazgos de este estudio tienen repercusiones prácticas significativas. Por ejemplo, en el ámbito de la rehabilitación, se podría aplicar para diseñar terapias que ayuden a las personas con daños cerebrales a recuperar movimientos funcionales. Pacientes con lesiones en el sistema nervioso central podrían beneficiarse de programas que entrene primero la separación y posterior la integración de los elementos del movimiento.

Igualmente, estos avances podrían ser fundamentales en la tecnología de dispositivos protésicos. Las prótesis modernas podrían adaptarse mejor a las necesidades del usuario si incorporan principios basados en cómo el cerebro integra ritmo y orden. Esto facilitaría una experiencia de uso más intuitiva y eficiente.

Sin duda, el cerebro humano demuestra ser un sistema sofisticado capaz de descomponer y luego integrar los movimientos para garantizar una ejecución precisa y flexible.

Referencia:

• Journal of Neurocience/Cortical Patterns Shift from Sequence Feature Separation during Planning to Integration during Motor Execution. Link.

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