spineAls we een nieuwe motorische vaardigheid leren, zoals bijvoorbeeld het leren spelen van een muziekinstrument, dan ontstaat er nieuwe synaptische connecties in diverse gebieden in ons brein. Er is veel bewijs voor deze plasticiteit van ons brein, maar hoe zit dat met ons ruggenmerg? Het ruggenmerg is de belangrijkste link tussen het brein en het perifere zenuwstelsel en maakt deel uit van het centraal zenuwstelsel. Veel menselijke leermodellen gaan ervan uit dat het ruggenmerg simpelweg een passieve rol heeft in het doorgeven van informatie van de cortex aan de spieren. Maar een onderzoek van Vahdat et al (juni 2015) werpt een ander licht op de rol van ons ruggenmerg.

Ons ruggenmerg zorgt er inderdaad voor dat aangeleerde bewegingen worden uitgevoerd door motorrepresentaties in ons brein te vertalen in opdrachten aan de spieren. Maar de mate waarin het verwerven van vaardigheden afhangt van intrinsieke processen van het ruggenmerg was tot op heden onbekend. Het onderzoek wijst erop dat ons ruggenmerg ook plastisch is en een zelfstandige rol speelt in het leren van nieuwe motorische vaardigheden. De onderzoekers hebben voor het eerst bewijs gevonden voor het bestaan van lokale plasticiteit die ontstaat door zelfstandig leren in het ruggenmerg.

Ze verkregen hun data door functional magnetic resonance imaging (fMRI) te gebruiken, en dan van zowel het gehele brein als het cervicale ruggemerg. Dat werd gedaan gedurende een motorische prestatie die werd uitgevoerd door gezonde jonge mensen. Ze moesten eenvoudige en moeilijker vingerbewegingen maken. De hypothese was dat bij mensen de activiteit in het ruggenmerg op het cervicale niveau intrinsieke leer-afhankelijke veranderingen laat zien gedurende het leren van een motorische taak (motor sequence learning, MSL).

De onderzoekers vonden modulatie in de C6-C8 regio in het ruggenmerg, die samenhing met het leren van de motorische vaardigheid. Daarnaast ontdekten ze dat naarmate de vaardigheid beter wordt beheerst, de initiële lineaire relatie tussen het ruggenmerg en de sensorimotor cortex langzamerhand wegebt en de verbindingen tussen activiteiten in het ruggenmerg en het cerebellum toenemen. Dat suggereert dat het ruggenmerg niet alleen een actieve functionele component is in het menselijke motorische leernetwerk maar ook los van het brein bijdraagt aan dit leerproces.

Waarom is dit onderzoek relevant? Met de ontdekking dat het ruggenmerg veel plastischer is dan we dachten worden nieuwe deuren geopend voor de rehabilitatie van patiënten met schade aan het ruggenmerg.

Vahdat S, Lungu O, Cohen-Adad J, Marchand-Pauvert V, Benali H, Doyon J (2015) Simultaneous Brain–Cervical Cord fMRI Reveals Intrinsic Spinal Cord Plasticity during Motor Sequence Learning. PLoS Biol 13(6): e1002186. doi:10.1371/journal.pbio.1002186