Una mayor comprensión clínica del aprendizaje motor para facilitar el cambio sostenido en el comportamiento motor continúa ampliando el alcance de las intervenciones de fisioterapia y mejorando los resultados.

Un artículo de investigación reciente, "Actualizaciones en el aprendizaje motor: implicaciones para la práctica y la educación del fisioterapeuta", se suma a este cuerpo de conocimiento al abordar las aplicaciones actuales de cuatro mecanismos de aprendizaje motor bien estudiados: aprendizaje motor dependiente del uso, instructivo, de refuerzo y de adaptación sensorio-motora1.

(En este documento, "mecanismo" generalmente se refiere a los procesos a través de los cuales se produce el aprendizaje motor).

1. Aprendizaje motor dependiente del uso

Con el aprendizaje motor dependiente del uso, el cambio en el comportamiento motor es impulsado por la práctica repetida de tareas específicas por parte del alumno. El alumno debe estar ejerciendo un esfuerzo motor mientras practica activamente la tarea. El aprendizaje dependiente del uso también requiere un grado de compromiso cognitivo en la tarea, es decir, el alumno realiza cambios intencionales en sus movimientos para resolver el problema de movimiento y lograr el objetivo de la tarea. Junto con la especificidad de la tarea y el compromiso cognitivo, la intensidad aeróbica es otro parámetro que puede manipularse para optimizar el aprendizaje dependiente del uso.

Las mejoras duraderas en el comportamiento motor de la práctica repetida son el resultado de la neuroplasticidad dependiente de la experiencia o de cambios estructurales y funcionales en todo el sistema nervioso central.2 Resultados extensos de la práctica de tareas en comportamientos más automatizados y por lo tanto reduce la carga cognitiva requerida para completar la tarea.

Una desventaja del aprendizaje motor dependiente del uso es que lograr mejoras a largo plazo en el comportamiento motor puede requerir semanas o meses de práctica, y la generalización del entrenamiento a la real, el progreso mundial puede ser mínimo.

2. Aprendizaje motor instructivo

El aprendizaje motor instructivo ocurre cuando el fisioterapeuta proporciona al alumno retroalimentación externa sobre un error de movimiento o rendimiento en relación con un objetivo de tarea. Este conocimiento del rendimiento impulsa el desarrollo de una estrategia intencional de reducción de errores por parte del alumno. Por ejemplo, para una persona que se desvía hacia la izquierda al caminar, un terapeuta podría decir: "Dé pasos más grandes con la pierna izquierda" o "Tómese más tiempo", pasos con el pie izquierdo."

Con el aprendizaje motor instructivo, la estrategia de movimiento de reducción de errores puede ser descrita explícitamente por el alumno y reproducida en el futuro. Si el paciente puede producir voluntariamente el comportamiento motor deseado después del aprendizaje inicial, entonces se conservó el aprendizaje motor instructivo o basado en la estrategia.

Existe una fuerte relación entre la cognición y la capacidad de aprendizaje motor instructivo. Por lo tanto, los pacientes con déficits cognitivos pueden no responder tan bien a este mecanismo de aprendizaje motor en particular como sus contrapartes cognitivamente capaces.

Nota: La práctica activa extensa que impulsa el aprendizaje dependiente del uso (como se describió anteriormente) probablemente también será necesaria para que el nuevo movimiento se vuelva automático o habitual. Además, el desarrollo completo de un nuevo hábito de movimiento puede requerir practicarlo dentro de múltiples contextos que requieren que el alumno emplee y generalice la estrategia de movimiento aprendido.

3. Aprendizaje motor de refuerzo

El aprendizaje motor de refuerzo es impulsado por la retroalimentación basada en resultados o el conocimiento de los resultados.

La retroalimentación es binaria: el movimiento resulta en éxito o fracaso. En este caso, el alumno no recibe información del fisioterapeuta sobre cómo se debe modificar el movimiento para tener éxito. Esta retroalimentación no direccional y no instrucional incita al alumno a explorar diferentes movimientos y seleccionar acciones que tengan la mayor probabilidad de éxito mientras evita acciones con baja probabilidad de éxito.3 El aprendizaje por refuerzo puede conducir a mejoras sostenidas en el comportamiento motor, incluso en una sola sesión.

Por ejemplo, el terapeuta podría colocar intencionalmente a una persona que se desvía hacia la izquierda al caminar. El terapeuta puede orientar al alumno en un pasillo, con la pared cercana a la izquierda. El alumno intentará evitar con éxito chocar contra la pared sin que el terapeuta diga nada.

Se desconoce la participación exacta de los procesos cognitivos en el aprendizaje motor de refuerzo. En teoría, debido a la variabilidad del movimiento de un individuo durante la práctica, un movimiento exitoso ocurriría eventual y espontáneamente. Y esto sesgaría la selección de movimientos futuros hacia el resultado exitoso o gratificante, incluso sin esfuerzo consciente o cognitivo.

Teorías más recientes sugieren que la exploración intencional de diferentes movimientos en busca de un comportamiento exitoso puede ser crítica para el aprendizaje por refuerzo. La investigación emergente indica que el aprendizaje motor de refuerzo puede requerir más procesamiento cognitivo de lo que se propuso originalmente.4, 5

La retención es cuando el movimiento aprendido persiste más allá del período de práctica. Los protocolos de entrenamiento que requieren la práctica de una tarea novedosa con aprendizaje por refuerzo han encontrado una mejor retención sobre aquellos protocolos sin aprendizaje motor por refuerzo. 6, 7

Curiosamente, en comparación con la adaptación basada en sensoriomotores (discutida a continuación), las mejoras observadas con el aprendizaje por refuerzo tardan más en desarrollarse. Sin embargo, a pesar de la aparente tasa de aprendizaje más lenta, el aprendizaje motor de refuerzo se asocia con una retención más prolongada de los movimientos adquiridos.

4. Aprendizaje motor basado en la adaptación sensoriomotora

El aprendizaje motor basado en la adaptación sensoriomotora ocurre cuando la consecuencia sensorial real de un movimiento difiere de la consecuencia sensorial predicha del movimiento. En otras palabras, el individuo se encuentra con una demanda de tarea inesperada o un cambio en el entorno que requiere modificaciones en el programa motor ejecutado. Un ejemplo podría ser caminar con un dispositivo de marcha en una pendiente descendente gradual después de un período inicial de caminar en el nivel: la retroalimentación propioceptiva de la parte inferior. La posición de contacto pie-suelo es inesperada. Cuando se detectan estos errores, el comando del motor se actualiza automáticamente para adaptar el movimiento.

Los movimientos se ajustan repetición por repetición para reducir rápidamente los errores de predicción sensorial, lo que permite la flexibilidad del movimiento en el contexto de muchas demandas de tareas diferentes. El aprendizaje motor basado en la adaptación sensoriomotora ocurre rápidamente, lo que resulta en un cambio en el comportamiento motor durante minutos. Actualmente se piensa que la adaptación sensoriomotora ocurre automáticamente, independientemente de las modificaciones intencionales en los movimientos. Por lo tanto, la cognición puede no ser esencial para este mecanismo de aprendizaje motor. Sorprendentemente, la adaptación sensoriomotora todavía ocurre incluso cuando se hacen intentos intencionales para evitar que las personas corrijan sus propios errores de movimiento. 8

La evidencia de estudios de investigación recientes sugiere que la adaptación sensoriomotora ocurre junto con el aprendizaje motor instructivo o basado en estrategias. Por ejemplo, un estudio reciente encontró que los estudiantes, cuando se les instruye, podrían demostrar voluntariamente parte de un nuevo patrón de caminata aprendido inicialmente a través de la adaptación sensoriomotora. 9

Sin embargo, se necesita más trabajo para comprender cómo interactúan los mecanismos de aprendizaje motor voluntario e involuntario para provocar un cambio general en el comportamiento durante la caminata u otras tareas motoras.

Implicaciones para la fisioterapia

La investigación ahora reconoce que hay mecanismos de aprendizaje motor distintos y concurrentes que resultan en cambios sostenidos en el movimiento. Con una comprensión más completa del aprendizaje motor, los médicos pueden incorporar una mayor variedad de métodos para promover nuevas habilidades de movimiento.

Actualmente, las intervenciones de fisioterapeutas se centran principalmente en el aprendizaje motor instructivo y dependiente del uso. En el futuro, los fisioterapeutas deben considerar el aprendizaje motor por refuerzo y el aprendizaje motor basado en la adaptación sensoriomotora como parte de nuestra caja de herramientas.

Las intervenciones pueden diseñarse cuidadosamente para aprovechar cualquiera o todos estos cuatro mecanismos de aprendizaje motor. La contribución relativa de cada uno de los cuatro mecanismos de aprendizaje motor puede ser manipulada incorporando sus impulsores únicos en la práctica del movimiento:

• La práctica repetida de tareas específicas impulsa el aprendizaje motor dependiente del uso.
• La retroalimentación del terapeuta sobre el rendimiento motor impulsará el aprendizaje motor instructivo (es decir, explícito, basado en estrategias).
• El conocimiento externo basado en resultados de la retroalimentación de resultados (éxito / fracaso) sin retroalimentación del terapeuta, impulsará el aprendizaje motor de refuerzo.
• Las demandas inesperadas de tareas o un cambio en el entorno (es decir, perturbaciones) impulsarán el aprendizaje motor intrínseco basado en la adaptación sensoriomotora.

La participación activa en la tarea sigue siendo el requisito esencial para promover el aprendizaje motor dependiente del uso. Pero los autores también señalan que la comprensión fundamental de la optimización del aprendizaje motor se estableció principalmente a través de estudios de aprendizaje motor dependiente del uso y motor instructivo. Por lo tanto, actualmente se desconoce el grado en que estos mismos principios se traducen en aprendizaje motor por refuerzo o aprendizaje motor basado en la adaptación sensoriomotora. En consecuencia, se necesita investigación futura para probar la eficacia de estos diferentes mecanismos de aprendizaje para aprender una amplia gama de tareas motoras.

Referencias

1. Leech, K.A., Roemmich, R.T., Gordon, J., Reisman, D.S., Cherry-Allen, K.M., Updates in Motor Learning: Implications for Physical Therapist Practice and Education, Physical Therapy, 2021;, pzab250, Accepted Manuscript, published 25 October 2021.

2. Kleim JA, Jones TA. Principles of experience-dependent neural plasticity: implications for rehabilitation after brain damage. J Speech Lang Hear Res 2008 Feb;51(1):S225-239.

3. Lee D, Seo H, Jung MW. Neural basis of reinforcement learning and decision making. Annu Rev Neurosci. 2012;35:287-308.

4. Uehara S, Mawase F, Therrien AS, Cherry-Allen KM, Celnik P. Interactions between motor exploration and reinforcement learning. J Neurophysiol. 2019 Aug 1;122(2):797-808.

5. Holland P, Codol O, Galea JM. Contribution of explicit processes to reinforcement-based motor learning. J Neurophysiol. 2018 Jun 1;119(6):2241-2255.

6. Abe M, Schambra H, Wassermann EM, Luckenbaugh D, Schweighofer N, Cohen LG. Reward improves long-term retention of a motor memory through induction of offline memory gains. Curr Biol CB. 2011 Apr 12;21(7):557-562.

7. Shmuelof L, Huang VS, Haith AM, Delnicki RJ, Mazzoni P, Krakauer JW. Overcoming motor “forgetting” through reinforcement of learned actions. J Neurosci Off J Soc Neurosci. 2012 Oct 17;32(42):14617-14621.

8. Long AW, Roemmich RT, Bastian AJ. Blocking trial-by-trial error correction does not interfere with motor learning in human walking. J Neurophysiol. 2016 May 1;115(5):2341-2348.

9. French MA, Morton SM, Charalambous CC, Reisman DS. A locomotor learning paradigm using distorted visual feedback elicits strategic learning. J Neurophysiol. 2018 01;120(4):1923-1931.