Πρόσφατη έρευνα αποκάλυψε μια νέα λειτουργία της παρεγκεφαλίδας, αμφισβητώντας τις μακροχρόνιες υποθέσεις σχετικά με τον ρόλο της στον εγκέφαλο. Παραδοσιακά αναγνωρισμένη για τη σημασία της στην κίνηση και τον συντονισμό, η παρεγκεφαλίδα έχει πλέον αποδειχθεί ότι παίζει σημαντικό ρόλο και στις διαδικασίες μάθησης ανταμοιβής. Τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν στο Nature Communications.
Η παρεγκεφαλίδα βρίσκεται στη βάση του κρανίου, ακριβώς πάνω από το σημείο όπου ο νωτιαίος μυελός συναντά τον εγκέφαλο. Αν και η παρεγκεφαλίδα αποτελεί μόνο περίπου το 10 τοις εκατό της συνολικής μάζας του εγκεφάλου, είναι γεμάτη πυκνά με νευρώνες – σχεδόν το 80 τοις εκατό των νευρώνων του εγκεφάλου βρίσκονται εδώ.
Η παρεγκεφαλίδα ήταν κυρίως γνωστή για τον κρίσιμο ρόλο της στο συντονισμό των εκούσιων κινήσεων, στη διατήρηση της ισορροπίας και στη διασφάλιση του σωστού μυϊκού ελέγχου. Η λειτουργία του έχει συνδεθεί από καιρό με τη φυσική απόδοση των κινήσεων, βοηθώντας στη ρύθμιση της κινητικής δραστηριότητας και διασφαλίζοντας ότι οι κινήσεις είναι ομαλές και συντονισμένες.
Ωστόσο, οι πρόσφατες εξελίξεις στη νευροεπιστήμη υποδηλώνουν ότι ο ρόλος της παρεγκεφαλίδας μπορεί να περιλαμβάνει πιο πολύπλοκες γνωστικές λειτουργίες από τον κινητικό έλεγχο. Αυτός ο ευρύτερος δυνητικός ρόλος περιλαμβάνει πτυχές της σκέψης, της μάθησης και της μνήμης – λειτουργίες που ιστορικά αποδίδονται σε άλλα μέρη του εγκεφάλου, όπως ο εγκεφαλικός φλοιός.
Με κίνητρο αυτές τις νέες ιδέες, νευροεπιστήμονες της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου του Πίτσμπουργκ και του Πανεπιστημίου Κολούμπια διεξήγαγαν μια μελέτη για να ανακαλύψουν πώς η παρεγκεφαλίδα βοηθά στην εκμάθηση νέων εργασιών με βάση τις ανταμοιβές. Η έρευνά τους βασίστηκε στην υπόθεση ότι η παρεγκεφαλίδα μπορεί να εμπλέκεται στο σχηματισμό νέων οπτικοκινητικών συσχετισμών – δεσμών μεταξύ της θέασης κάτι και της αντίδρασης με μια συγκεκριμένη κίνηση – που ενισχύονται από ανταμοιβές.
«Η μακροχρόνια υπόθεση για τη λειτουργία της παρεγκεφαλίδας ήταν ότι ελέγχει μόνο τον τρόπο με τον οποίο κινούμαστε. Αλλά τώρα γνωρίζουμε ότι υπάρχουν τμήματα της παρεγκεφαλίδας που συνδέονται και φαίνεται να έχουν συνεξελιχθεί με τις περιοχές του εγκεφάλου που ελέγχουν τη σκέψη μας», δήλωσε η συν-ερευνήτρια Andreea Bostan, επίκουρη καθηγήτρια στο Τμήμα Νευροβιολογίας του Pitt. . «Επειδή η παρεγκεφαλίδα χρησιμοποιεί πληροφορίες σφάλματος για να βελτιώσει σταδιακά την κίνηση, υποτέθηκε περαιτέρω ότι συμβάλλει παρόμοια στις γνωστικές λειτουργίες.
Στη μελέτη, οι πίθηκοι εκπαιδεύτηκαν να συσχετίζουν συγκεκριμένες οπτικές ενδείξεις με συγκεκριμένες κινήσεις των χεριών για να λάβουν μια ανταμοιβή, μια γουλιά χυμού. Αυτή η ρύθμιση δοκίμασε την ικανότητά τους να σχηματίζουν νέους οπτικοκινητικούς συσχετισμούς, ή συνδέσμους, μεταξύ αυτού που βλέπουν και του τρόπου με τον οποίο πρέπει να κινούνται. Οι ερευνητές εστίασαν σε μια συγκεκριμένη περιοχή της παρεγκεφαλίδας γνωστή ως οπίσθια πλευρική παρεγκεφαλίδα, η οποία θεωρείται κρίσιμη για αυτό το είδος μάθησης.
Ένα κρίσιμο πείραμα περιελάμβανε το προσωρινό κλείσιμο αυτής της περιοχής της παρεγκεφαλίδας με ένα φάρμακο που εμποδίζει τη φυσιολογική νευρική δραστηριότητα. Όταν αυτό το τμήμα της παρεγκεφαλίδας ήταν ενεργό, οι πίθηκοι έμαθαν νέους συσχετισμούς μεταξύ συμβόλων και κινήσεων σχετικά γρήγορα, συνήθως μέσα σε 50 έως 70 δοκιμές. Ωστόσο, όταν η παρεγκεφαλιδική περιοχή απενεργοποιήθηκε, η μάθηση ήταν σημαντικά μειωμένη. Χρειάστηκε πολύ περισσότερος χρόνος και ήταν λιγότερο αποτελεσματικός, υποδηλώνοντας ότι αυτή η περιοχή του εγκεφάλου είναι απαραίτητη για την επεξεργασία των ανταμοιβών που οδηγούν στη μάθηση.
Είναι ενδιαφέρον ότι αυτή η αναπηρία ήταν ειδική για την εκμάθηση νέων εργασιών. Οι πίθηκοι εξακολουθούσαν να έχουν καλή απόδοση σε εργασίες που είχαν μάθει προηγουμένως, υποδηλώνοντας ότι ο ρόλος της παρεγκεφαλίδας στη μάθηση είναι συγκεκριμένος στην απόκτηση νέων πληροφοριών και δεξιοτήτων παρά στην απόδοση καθιερωμένων δεξιοτήτων.
Επιπλέον, η μελέτη έδειξε ότι η αδρανοποίηση άλλων περιοχών της παρεγκεφαλίδας δεν επηρέασε τη μάθηση, γεγονός που υπογραμμίζει ότι δεν εμπλέκονται όλα τα μέρη της παρεγκεφαλίδας σε αυτή τη διαδικασία. Αυτή η ιδιαιτερότητα υποδηλώνει ότι διαφορετικές παρεγκεφαλιδικές περιοχές έχουν διαφορετικές λειτουργίες και δεν εμπλέκονται παγκοσμίως σε όλους τους τύπους μάθησης και κίνησης.
Έτσι, “όταν απενεργοποιείτε αυτήν την περιοχή της παρεγκεφαλίδας, βλάπτετε τη μάθηση”, είπε ο Bostan. “Είναι πολύ πιο αργό, υπάρχουν πολλές περισσότερες επαναλήψεις και η απόδοση δεν φτάνει στο ίδιο επίπεδο.” Αυτό είναι ένα συγκεκριμένο παράδειγμα του πώς η παρεγκεφαλίδα χρησιμοποιεί πληροφορίες ανταμοιβής για να διαμορφώσει τις γνωστικές λειτουργίες στα πρωτεύοντα.
Αυτά τα ευρήματα είναι πρωτοποριακά επειδή επαναπροσδιορίζουν την κατανόησή μας για τον εγκέφαλο, απεικονίζοντας τον ρόλο του σε γνωστικές λειτουργίες όπως η μάθηση και η μνήμη, η οποία υπερβαίνει την παραδοσιακή σχέση του με τη σωματική κίνηση. Αυτό μπορεί να έχει σημαντικές επιπτώσεις για τις εκπαιδευτικές στρατηγικές και τις προσεγγίσεις αποκατάστασης που σχετίζονται με την παρεγκεφαλιδική δυσλειτουργία.
Για άτομα με παρεγκεφαλιδικές διαταραχές, αυτή η μελέτη υποδηλώνει ότι ορισμένες από τις προκλήσεις τους στην εκμάθηση νέων εργασιών μπορεί να σχετίζονται όχι μόνο με δυσκολίες σωματικού συντονισμού, αλλά και με μειωμένη επεξεργασία ανταμοιβής στην παρεγκεφαλίδα. Η κατανόηση αυτών των μηχανισμών ανοίγει νέες ευκαιρίες για στοχευμένες θεραπείες που θα μπορούσαν να βελτιώσουν τη μάθηση και την προσαρμογή στα επηρεαζόμενα άτομα.
«Η μελέτη μας παρέχει σαφείς αποδείξεις ότι η παρεγκεφαλίδα είναι σημαντική όχι μόνο για την εκμάθηση επιδέξιων ενεργειών, αλλά και για την εκμάθηση ποιες ενέργειες είναι πιο πολύτιμες σε ορισμένες καταστάσεις», είπε ο Bostan. «Αυτό βοηθά να εξηγηθούν ορισμένες από τις μη κινητικές δυσκολίες σε άτομα με παρεγκεφαλιδικές διαταραχές».
