L’invecchiamento rimodella l’apprendimento sensomotorio: gli anziani possono perdere la strategia esplicita ma acquisire l’adattamento implicito

Quando la maggior parte degli esseri umani raggiunge la tarda età adulta, la capacità di coordinare i movimenti e mantenere l’equilibrio, generalmente definita controllo motorio, tende a diminuire gradualmente. Sebbene questi cambiamenti nel controllo motorio siano ampiamente documentati, non è ancora chiaro in che misura influenzino anche l’apprendimento sensomotorio (ovvero, l’adattamento dei movimenti in base alle informazioni provenienti dall’ambiente).

I ricercatori dell’Università della California-Berkeley (UC Berkeley) e della Carnegie Mellon University si sono recentemente proposti di approfondire la comprensione di due distinti tipi di apprendimento sensomotorio, denominati apprendimento esplicito e implicito. Il loro articolo, pubblicato su Nature Human Behavior , riassume le precedenti scoperte in questo campo, presentando al contempo i risultati di nuovi esperimenti.

“Questo progetto è nato da un annoso enigma nella letteratura sull’apprendimento motorio”, ha dichiarato a Medical Xpress Jonathan S. Tsay, autore senior dell’articolo. “Alcuni studi suggerivano che l’invecchiamento compromettesse l’apprendimento motorio, altri riportavano scarsi cambiamenti e alcuni addirittura riscontravano miglioramenti negli anziani. In quanto ricercatori interessati a come gli esseri umani apprendono e adattano il movimento, abbiamo trovato queste incongruenze al tempo stesso affascinanti e preoccupanti.”

Combinare una meta-analisi con nuovi esperimenti

Quando hanno esaminato studi precedenti incentrati sull’apprendimento sensomotorio nella tarda età adulta, Tsay e i suoi colleghi si sono resi conto che spesso questi studi coinvolgevano solo un numero limitato di partecipanti. Inoltre, molti lavori precedenti trattavano l’adattamento motorio come un processo unico, anziché considerarne le dimensioni implicite ed esplicite.

“Negli ultimi dieci anni, tuttavia, il settore ha riconosciuto sempre più che l’apprendimento sensomotorio riflette molteplici sistemi interagenti”, ha affermato Tsay. “In particolare, esiste un’importante distinzione tra apprendimento implicito – la ricalibrazione automatica e inconscia del movimento – e apprendimento esplicito, che implica strategie deliberate e risoluzione consapevole dei problemi.”

I ricercatori hanno ipotizzato che l’invecchiamento influisca in modo diverso sui sistemi di apprendimento esplicito e implicito. Queste differenze potrebbero potenzialmente spiegare perché studi precedenti abbiano ottenuto risultati contraddittori.

“Per verificare questa ipotesi, abbiamo adottato un duplice approccio”, ha affermato Tsay. “In primo luogo, abbiamo condotto un’ampia revisione sistematica e una meta-analisi che ha abbracciato diversi decenni di ricerca e oltre 2.300 partecipanti. In secondo luogo, abbiamo realizzato una serie di nuovi esperimenti, ben strutturati e specificamente progettati per isolare le forme di apprendimento implicito ed esplicito. In definitiva, il nostro obiettivo non era semplicemente quello di chiederci se l’invecchiamento compromette l’apprendimento motorio, ma piuttosto di capire quali meccanismi cambiano con l’età e perché.”

Per valutare le capacità di apprendimento sensomotorio delle persone, i ricercatori in genere chiedono ai partecipanti di completare semplici compiti che prevedono il movimento verso un bersaglio mentre ciò che vedono è leggermente distorto. Ad esempio, mentre i partecipanti muovono il mouse per cliccare su un oggetto specifico sullo schermo, il cursore potrebbe essere leggermente ruotato, in modo da non riflettere più fedelmente la posizione reale della loro mano.

“Con il tempo, le persone imparano a compensare questa discrepanza”, ha spiegato Tsay. “La difficoltà sta nel fatto che un adattamento efficace può derivare da almeno due processi molto diversi. Uno è la ricalibrazione implicita: il sistema nervoso regola automaticamente e inconsciamente i movimenti. L’altro è l’uso esplicito di strategie: i partecipanti scoprono consapevolmente modi per contrastare la perturbazione, come ad esempio mirare deliberatamente lontano dal bersaglio.”

Tsay e i suoi colleghi hanno scoperto che la maggior parte degli studi precedenti valutava solo le prestazioni complessive delle persone nei compiti di apprendimento sensomotorio. Ciò rendeva difficile determinare se si affidassero a strategie di apprendimento esplicite o implicite.

“Per districare questi sistemi, abbiamo innanzitutto condotto una revisione sistematica e una meta-analisi di studi precedenti”, ha affermato Tsay. “Abbiamo esaminato in particolare le misure che potevano stimare separatamente l’adattamento complessivo rispetto alla ricalibrazione implicita. È interessante notare che ciò ha rivelato uno schema sorprendente: gli anziani tendevano ad avere prestazioni complessivamente peggiori, ma mostravano una ricalibrazione implicita più forte.”

Isolamento dell’apprendimento motorio esplicito e implicito

Per approfondire come l’apprendimento sensomotorio esplicito e implicito cambi con l’avanzare dell’età, i ricercatori hanno ideato un nuovo esperimento comportamentale. Il loro esperimento è stato specificamente progettato per isolare l’adattamento delle abilità tramite strategie esplicite dall’apprendimento sensomotorio implicito.

“Per l’apprendimento esplicito, abbiamo utilizzato compiti che sopprimono in larga misura la ricalibrazione implicita ritardando il feedback visivo”, ha spiegato Tsay. “In queste condizioni, i partecipanti devono fare affidamento su strategie deliberate per risolvere il compito.”

I ricercatori hanno osservato che la maggior parte degli anziani che hanno partecipato ai loro esperimenti faticava a individuare strategie efficaci per adattare i propri movimenti in base ai cambiamenti visivi. Questo effetto era particolarmente evidente quando il compito che dovevano svolgere richiedeva ai partecipanti di ricordare associazioni specifiche tra uno stimolo e le risposte corrette.

“Per l’apprendimento implicito, abbiamo invece utilizzato modelli sperimentali che minimizzano i contributi strategici e isolano i processi di ricalibrazione automatica”, ha affermato Tsay. “Sorprendentemente, gli anziani hanno costantemente mostrato un adattamento implicito migliorato. Nel complesso, questi esperimenti hanno rivelato che l’invecchiamento non compromette uniformemente l’apprendimento sensomotorio. Al contrario, l’invecchiamento sembra indebolire i processi strategici espliciti, potenziando al contempo la ricalibrazione implicita.”

Una nuova prospettiva sull’apprendimento motorio nella terza età

I risultati di questo recente studio mettono in discussione le ipotesi e le convinzioni esistenti su come l’apprendimento motorio cambi in età avanzata. Suggeriscono invece che i processi di adattamento del movimento, sia espliciti che impliciti, siano influenzati in modo diverso negli anziani.

“Per molti anni, si è dato per scontato che l’invecchiamento compromettesse in generale la capacità di adattamento. I nostri risultati dimostrano che la situazione è molto più complessa”, ha affermato Tsay. “Gli anziani non sono semplicemente ‘peggiori nell’apprendimento’. Piuttosto, i diversi sistemi di apprendimento vengono influenzati in modi diversi.”

Tsay e i suoi colleghi sono rimasti sorpresi anche nello scoprire che, mentre l’apprendimento sensomotorio esplicito diminuisce con l’età, la ricalibrazione implicita (ovvero la componente automatica dell’apprendimento motorio) tende a migliorare con l’età. Questa scoperta è stata confermata sia dalla loro meta-analisi che dai loro nuovi esperimenti comportamentali.

“È importante sottolineare che i deficit osservati nella scoperta di strategie esplicite non riflettevano un’incapacità generalizzata di apprendere o ragionare a livello cognitivo”, ha spiegato Tsay. “Piuttosto, la compromissione appariva più pronunciata in situazioni con un supporto ambientale limitato, ovvero in contesti in cui gli individui dovevano scoprire, mantenere e recuperare autonomamente associazioni stimolo-risposta efficaci, senza ricchi indizi esterni a guidare il comportamento. Al contrario, quando l’ambiente di lavoro forniva un supporto strutturale più solido per la risoluzione dei problemi, gli anziani spesso ottenevano risultati paragonabili a quelli dei giovani adulti.”

In particolare, le osservazioni del team sembrano supportare le emergenti teorie psicologiche sull’apprendimento sensomotorio. Queste teorie suggeriscono che l’adattamento implicito non sia guidato esclusivamente da segnali di errore visivo, ma che rifletta anche l’integrazione di numerosi stimoli sensoriali e processi propriocettivi (ovvero, la percezione che le persone hanno della posizione del proprio corpo nello spazio).

“Poiché la funzione propriocettiva cambia con l’età, ciò potrebbe alterare il modo in cui il sistema nervoso elabora i segnali di errore di movimento”, ha affermato Tsay. “Più in generale, questi risultati potrebbero avere importanti implicazioni per la riabilitazione e l’invecchiamento sano. Comprendere quali sistemi di apprendimento rimangono preservati, o addirittura vengono potenziati, potrebbe aiutarci a progettare interventi più efficaci per gli anziani e i pazienti con disturbi neurologici.”

Tsay e i suoi colleghi stanno ora pianificando ulteriori studi volti a testare ulteriormente la loro ipotesi e a convalidare le loro osservazioni. Ad esempio, vorrebbero determinare se i modelli da loro riportati emergono anche in contesti di apprendimento reali, al di fuori degli ambienti di laboratorio.

“Un’altra importante direzione per la ricerca futura riguarderà lo studio dell’invecchiamento patologico e delle malattie neurologiche”, ha aggiunto Tsay. “Ad esempio, stiamo iniziando a indagare come disturbi come il morbo di Parkinson e la degenerazione cerebellare influenzino in modo diverso i sistemi di apprendimento implicito ed esplicito. Ci auguriamo che questo lavoro possa in definitiva contribuire a colmare il divario tra le neuroscienze di base e la riabilitazione clinica.”

Astratto

Il deterioramento del controllo motorio è una caratteristica distintiva dell’invecchiamento, che contribuisce in modo significativo al declino della qualità della vita. Più controversa è la questione se e come l’invecchiamento influisca sull’apprendimento sensomotorio. Abbiamo ipotizzato che il quadro incoerente osservato nella letteratura attuale possa essere attribuito ad almeno due fattori. In primo luogo, gli studi sull’invecchiamento tendono ad avere una potenza statistica insufficiente. In secondo luogo, i test di apprendimento utilizzati in questi esperimenti tendono a riflettere, in misura variabile, il funzionamento di molteplici processi di apprendimento, rendendo difficile trarre inferenze tra i diversi studi. In questo studio abbiamo adottato un duplice approccio per affrontare questi problemi. In primo luogo, abbiamo condotto una revisione sistematica e una meta-analisi della letteratura sull’adattamento sensomotorio, concentrandoci sulle misure di esito che forniscono stime delle componenti esplicite e implicite dell’adattamento. Abbiamo quindi condotto quattro esperimenti con una potenza statistica adeguata, due dei quali preregistrati, per esaminare sistematicamente l’effetto dell’invecchiamento sull’adattamento sensomotorio, utilizzando compiti comportamentali progettati per isolare i processi espliciti e impliciti. In modo convergente, entrambi gli approcci hanno rivelato una sorprendente dissociazione: gli anziani hanno mostrato un marcato deficit nella scoperta di nuove strategie esplicite, ma un notevole miglioramento nella ricalibrazione implicita. Studi successivi hanno rivelato che il deficit di riorientamento esplicito deriva da un’alterata memorizzazione delle associazioni stimolo-risposta, piuttosto che da fallimenti nell’implementazione di algoritmi parametrici. Il miglioramento nella ricalibrazione implicita è legato a cambiamenti legati all’età nell’integrazione multisensoriale delle informazioni propriocettive e visive. Nel complesso, questi risultati sistematici, meta-analitici ed empirici contribuiscono a una migliore comprensione di come l’invecchiamento influenzi in modo differenziato i meccanismi alla base dell’apprendimento sensomotorio.

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