En avgörande faktor för vår motoriska inlärningsförmåga
Forskning vid Umeå universitet visar att människans motoriska inlärning är kopplad till intelligent kontroll av musklernas sensoriska neuroner – muskelspolarna. Skillnader i den förmågan är antagligen en faktor som definierar individuella skillnader i motorisk inlärningsförmåga, säger Michael Dimitriou, forskare vid Institutionen för integrativ medicinsk biologi.
När vi lär oss rörelser i ett nytt sammanhang behöver hjärnan inte bara styra musklerna via signaler till motorneuronerna, utan också på ett oberoende sätt kontrollera musklernas sensoriska neuroner, enligt studien som nu publiceras i tidskriftenCurrent Biology.
Inkapslade sensoriska neuroner, så kallade muskelspolar ger hjärnan viktig information för perception och kontroll av kroppsrörelser.
I varje muskel finns mellan tiotals till hundratals inkapslade sensoriska neuroner, så kallade muskelspolar. Muskelspolarna skiljer sig från andra sensoriska receptorer eftersom de genom nervfiber är kopplade till och kontrolleras av det centrala nervsystemet.
Signalförändringar i muskelspolar
Faktum är att nervsystemet har fler nervfiber kopplade till och från muskelspolar än till musklerna som möjliggör rörelse. Trots att det i över hundra år forskats kring dessa muskelspolar så har det länge varit oklart hur, varför och när kroppens centrala nervsystem väljer att detaljstyra sina muskelspolar.
– Resultaten av den här studien visar att det finns ett samband mellan hjärnans kontroll av muskelspolar och inlärning av nya rörelser, säger Michael Dimitriou.
Michael Dimitriou har i studien observerat signalförändringar i muskelspolar hos människor medan de lärde sig att kontrollera en visuell markör på en skärm, i en rörelse som liknade att hantera en datormus (se bild). Beroende på vilket stadium i inlärningsprocessen som mättes skickade muskelspolarna väldigt olika mönster av signaler trots de nästan helt identiska muskelrörelserna.
Forskningen visade att muskelspolarnas kapacitet som sensoriska neuroner justerades i takt med inlärningen av en rörelse. Muskelspolarnas signalmönster ändrades under inlärningsprocessen till att bli mer selektiva i vilken information de skickade vidare till nervsystemet om den pågående rörelsen.
Uppdatering av hjärnkretsar
– Det är välkänt att en effektiv insamling av information är viktigt för god inlärningsförmåga, och detta gäller också motorisk inlärnings- och anpassningsförmåga. En större mängd med relevant information från muskelspolar möjliggör en mer effektiv uppdatering av de kretsar i hjärnan som styr våra rörelser. Skillnader i förmåga att kontrollera muskelspolar är antagligen en faktor som definierar individuella skillnader i motorisk inlärningsförmåga, säger Michael Dimitriou.
Förutom en bättre förståelse för hur människors motoriska inlärning fungerar kan forskarresultaten, enligt Michael Dimitriou, också leda till mer praktiska applikationer, såsom bättre proteser och kontroll av robotar:
– För att använda ett vanligt exempel så kan dataalgoritmer enkelt besegra en människa i schack. Däremot så kan den mest sofistikerade robot som finns inte uppnå samma grad av skicklighet och fingerfärdighet som hos ett barn som flyttar på en schackpjäs. Bättre förståelse för hur människans motoriska inlärning och sensoriska kroppskontroll fungerar är alltså ett steg framåt.
Artikeln i Current Biology: Enhanced muscle afferent signals during motor learning in humans. Författare: Dr. Michael Dimitriou. DOI: 10.1016/j.cub.2016.02.030
För mer information: Dr. Michael Dimitriou, Institutionen för integrativ medicinsk biologi (IMB), Umeå universitet Telefon: 090-786 5273 E-post: mdimitriou@umu.se
Bild: Observationer av signaler från enskilda nervfiber under motorisk inlärning visade att muskelspolarnas signalmönster ändrades under inlärningsprocessen (foto : Michael Dimitriou).
