Neurophysiologische Korrelate beim mentalen Training motorischer Bewegungen : Ein Vergleich zwischen professionellen Musikern und Amateuren

Abstract

In dieser Studie wurden die unterschiedlichen fMRI Aktivierungen kortikaler und subkortikaler Areale von professionellen Geigern und Amateuren während mentalen Trainings einer Finger-Tapping-Sequenz untersucht, die den ersten 16 Takten des Soloparts aus Mozarts Violinkonzert in G-Dur entsprach. Da bei professionellen Geigern wegen ihres langjährigen Trainings und ihrer Erfahrung im mentalen Training eine andere kortikale Repräsentation der Bewegungsmuster vorausgesetzt werden kann, wurde angenommen, dass sich ihre Aktivierungsmuster von denen der Amateure unterscheiden. Um sicher zu gehen, dass die Finger nicht bewegt wurden, wurde vor und während der Messung ein Elektromyogramm der Unterarmmuskulatur beider Arme abgeleitet. Die Vorstellungsaufgabe zeigte in beiden Gruppen eine Erhöhung der kortikalen Aktivierung in supplementär- und prämotorischen, lateralen zerebellären, superior parietalen Regionen. Bei den Profis zeigten sich wenige fokussierte Areale, die insgesamt einem Zugriff auf erlernte und automatisierte Bewegungsprogramme entsprachen (linker PMC, SMA, linkes posteriores Zerebellum, bilateral superior und links inferior parietal, rechts superior frontal, links anterior temporal). Langjähriges musikalisches motorisches Training sowie Erfahrung im mentalen Training gehen anscheinend mit erhöhter neuronaler Effizienz einher. Die Amateure hingegen zeigten weit verstreute Aktivierungen in Arealen, die beim Erlernen neuer Bewegungen beschrieben werden als auch in Regionen, denen sprachliche und visuelle Funktionen zugeschrieben werden (linker PMC und SMA; bilateral sensomotorisch; bilateral posterior zerebellär, bilateral posterior und inferior parietal, operkulär und dorsolateral frontal, links temporal anterior, Nukleus Caudatus). Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die aktivierten Regionen der Amateure mit Aktivierungskarten wenig trainierter motorischer Leistung übereinstimmen und dass die neuronale Kapazität gegenüber der der Profis weniger ökonomisch genutzt war. Die aktivierten Areale der Profis hingegen beschreiben einen Abstraktionsprozess während des mentalen Trainings, dessen neuronale Korrelate in der Aktivierung sekundärer und tertiärer motorische Areale bestehen.

This study aimed to investigate how imagined motor performance in professional violinists (cf. amateurs) might be manifested in fMRI BOLD signals and whether differential BOLD signals observed in professional and amateur violinists allow additional insights to changes in neural activity with continued motor training. We compared activation maps of professional and amateur violinists during imagination of (left hand) fingering movements of the first 16 bars of Mozart's violin concerto in G major (KV216). Electromyography (EMG) feedback was used during imagery training to avoid actual movement execution. There is clear evidence of different brain activations in the two groups of musicians during imagined performances: Professionals demonstrated more focused, amateurs scattered activation patterns. In direct comparison, professionals recruited very few cerebral areas, whereas amateurs again manifested a widely distributed activation map. Whereas many cortical areas exhibited increased activity during imagined movement in the amateur group compared to the professionals, some discrete increases are also observed in the professional group, e.g., the SMA, the superior PMC, more anterior areas in the left cerebellar hemisphere and bilateral superior parietal areas. A more focused activation of superior left parietal and anterior ipsilateral cerebellar regions in the professional group may indicate more efficient recruitment of stored sensorimotor engrams. This view is supported by the role of the superior parietal lobe for storage of movement kinematics and by the proposed cerebellar involvement in motor automation. Moreover professional musicians revealed more anterior cerebellar activations (c.f. amateurs), suggesting a recruitment of stored movement programs of sequential finger movements during imagery.