"Wie beide handen wil gebruiken, moet zijn hersenen aanspreken."

Maandagochtend, weeral bijna te laat. Nog snel even dat nieuwe hemd aantrekken. ‘Verdomme! Had ik maar een hemd met grotere knopen gekocht of beter nog, mijn oude vertrouwde hemd aangetrokken’. Je kent vast wel het gevoel dat nieuwe handelingen moeilijk zijn, alsof je hersenregio’s nog niet weten hoe met elkaar te communiceren. 

‘Oefening baart kunst’ of alleszins verandering

Het openen en sluiten van een rits, autorijden, een appel schillen,… Bimanuele coördinatie is een essentieel onderdeel van het dagelijkse leven. Om deze schijnbaar eenvoudige acties uit te voeren is niet één hersengebied maar een volledig netwerk verantwoordelijk. Eén van deze regio’s is de dorsale premotorische cortex (PMd). Deze regio is vooraan in de hersenen gelegen en vormt een onderdeel van de motorische cortex.

Studies duiden de belangrijke rol van PMd in het selecteren, voorbereiden en uitvoeren van zowel handelingen met één hand als bewegingen met beide handen. Daarnaast werd aangetoond dat de invloed van PMd niet enkel cruciaal is bij het uitvoeren van complexere taken maar ook een essentieel element van motorisch leren vormt. Als PMd zo belangrijk is, wat gebeurt er dan met de verbindingen met andere hersenregio’s als je een taak leert? 

Verschillende hersenregio’s maken allerlei verbindingen met elkaar en communiceren op deze manier. Deze verbindingen zijn in staat om te veranderen, niet alleen tijdens de groei maar doorheen ons hele leven! Bijna dagelijks kom je in aanraking met een handeling die je nog niet hebt uitgevoerd, waardoor deze ook niet altijd meteen met succes wordt uitgevoerd. Naarmate je deze handeling vaker oefent, zal de uitvoering verbeteren. Op dat moment gaan er ook verbindingen in de hersenen veranderen. Deze verbindingen zullen verschillend zijn voor verschillende taken. Meer specifiek ontstaan er ook veranderingen in verbindingen tijdens het leren van een taak met beide handen. Zouden deze verbindingen ook verschillend zijn naargelang de moeilijkheidsgraad? En welke rol speelt PMd hierin? 

Om dit te weten te komen, had deze studie als doelstelling de invloed op connectiviteit tussen linker PMd en andere hersenregio’s van jongvolwassenen te onderzoeken. Aanvullend wilden we nagaan op welke manier de taakcomplexiteit een invloed heeft op de prestatie doorheen training.

Om deze doelstellingen te benaderen, maakten we gebruik van ‘task-based functional magnetic resonance imaging (TB-fMRI)’ tijdens een driedaagse training gedurende dewelke een taak, waarbij gebruik van beide handen vereist was, beoefend werd. TB-fMRI is een beeldvormingstechniek waarmee de hersenactiviteit in kaart wordt gebracht. Op basis van deze activiteit kan men bepalen welke hersenregio’s met elkaar verbonden zijn of ‘samenwerken’ voor het uitvoeren van de taak. Meer specifiek werd er gekeken naar hersenregio’s die samenwerken met linker PMd, en wat voor effect de moeilijkheidsgraad van de taak had. Bijkomend werd dit zowel binnen één trainingssessie onderzocht als in de derde trainingssessie vergeleken met de eerste trainingssessie.

Hersenkronkels: de ontknoping

Onze resultaten tonen initieel een hogere foutenscore gedurende de moeilijke taakvariant welke uiteindelijk resulteerde in een grotere verbetering in vergelijking met de eenvoudigere taakvariant.

Wanneer we kijken naar de veranderingen in het hersennetwerk, de neurale resultaten, zien we dat linker PMd sterker verbonden was met hersenregio’s die motorische informatie integreren in de moeilijkere taakvariant vergeleken met de makkelijkere gedurende de derde trainingssessie. De invloed van tijd en taak complexiteit op het hersennetwerk verantwoordelijk voor het uitvoeren van taken met beide handen geeft een verschuiving tussen de verbonden hersenregio’s weer doorheen training. Waar er initieel een sterkere verbinding is tussen de linker PMd en hersenregio’s die instaan voor de visuele verwerking zien we gedurende de derde trainingssessie een sterkere verbinding met hersengebieden die instaan voor het samenvoegen van sensorische en motorische informatie waardoor ze in staat zijn onze bewegingen te verfijnen. 

Wat nu op te slaan in die hersenkronkels van je?

Hieruit blijkt dus dat verschillende gebieden van belang zijn binnen de verschillende leerfasen. Men kan dus opperen dat de verwerking van visuele informatie van een complexe taakvariant in vergelijking met een eenvoudige taakvariant voornamelijk van belang is gedurende het vroege leren. Wanneer de taak ingeoefend wordt, zal men minder nood hebben aan visuele informatie waardoor gebieden die onze bewegingen verfijnen door het combineren van informatie omtrent onze lichaamspositie en -bewegingen een belangrijkere rol gaan spelen na leren. Het latere leren vereist dus een grotere betrokkenheid van sensorimotorische hersenregio’s. 

Welke hersengebieden meer of minder verbonden zijn met PMd is dus afhankelijk van de complexiteit van een taak en wordt worden beïnvloed door de fase van leren waarin men zich op dat moment bevindt. Deze bevindingen bevestigen de betrokkenheid van linker PMd gedurende de uitvoering van complexe taken en gedurende motorisch leren.

Het onderzoeken van de functie van een hersengebied als de PMd stelt ons in staat meer inzicht te verwerven in de controle van menselijke bewegingen alsook in de acquisitie van vaardigheden en neuro-gedragsmatige veranderingen die door training geïnduceerd werden. Dit inzicht kan van cruciaal belang zijn voor toekomstig onderzoek dat zich richt op het versterken van de functie van PMd wanneer de bewegingscontrole faalt.

Naar ons beste weten is dit het eerste onderzoek naar de invloed van taakcomplexiteit gedurende motorisch leren op functionele connectiviteit tussen linker PMd en andere hersenregio’s door middel van TB-fMRI, wat deze studie uniek maakt binnen het veld van motorisch leren.