Volgens het onderzoek "vindt deze assemblage plaats in een gebied van de hersenen in de buurt van het linkeroor, waar het 'commandocentrum' voor het hanteren van voorwerpen zich bevindt", verklaarde de Universiteit van Coimbra (UC) in een verklaring aan persbureau Lusa.

Deze gegevens zouden "belangrijke implicaties kunnen hebben voor robotica, brein-machine interfaces en handelingsproblemen veroorzaakt door hersenletsel", benadrukte de universiteit.

Het onderzoek toonde aan dat "net zoals de woorden van een taal gevormd kunnen worden uit de recombinatie van de letters van het alfabet, kan het hele repertoire van menselijke manuele handelingen ook opgebouwd worden uit een klein aantal basiselementen."

Onderzoekers gebruikten "computationele modellering van functionele magnetische resonantie imaging gegevens om aan te tonen dat een hersengebied genaamd de supramarginale gyrus (SMG) - gelegen in de linker inferieure pariëtale kwab en al bekend om zijn rol in het plannen van objectgerichte acties - representaties van complexe acties construeert uit de recombinatie van een beperkte set van gecoördineerde bewegingspatronen van de vingers, handen, polsen en armen."

Deze bewegingspatronen worden door de onderzoekers kinematische synergieën genoemd.

"De houding van de hand bij het gebruik van een schaar lijkt op de houding bij het gebruik van een tang, ook al hebben scharen en tangen heel verschillende functies. Omgekeerd, hoewel een schaar en een hobbymes voor hetzelfde doel kunnen worden gebruikt, is de manier waarop elk van deze voorwerpen wordt vastgehouden heel verschillend", aldus UC.

Op deze manier waren de onderzoekers in staat om te begrijpen dat "de activiteit in de SMG zeer vergelijkbare representaties geeft voor objecten die een vergelijkbare handhouding hebben".

"Wanneer we onze handen gebruiken om objecten vast te pakken, hoeven we niet na te denken over het construeren van de actie uit zijn elementaire onderdelen, net zoals een moedertaalspreker niet hoeft na te denken over hoe hij de woorden die hij wil gebruiken moet uitspreken. De processen die bemiddeld worden door de supramarginale gyrus werken altijd automatisch op de achtergrond, buiten de focus van onze bewuste aandacht."

De hoofdauteur van het onderzoek, Leyla Caglar, die dit onderzoek leidde toen ze postdoctoraal onderzoeker was aan de Carnegie Mellon University en de Universiteit van Coimbra, verklaarde dat, net zoals de hersengebieden die verantwoordelijk zijn voor taal geluiden, of fonemen, combineren om woorden te vormen, de hersenen ook kinematische synergieën combineren om complexe acties te vormen die gericht zijn op objecten.

Volgens Leyla Caglar construeren de hersenen uit deze gesloten set basiselementen het hele repertoire van handelingen die met de menselijke hand kunnen worden uitgevoerd.

"Deze resultaten ondersteunen het idee dat de supramarginale gyrus functioneert als een assemblagecentrum, dat basiselementen van acties combineert tot complexere en functionelere reeksen," benadrukte de onderzoekster, die momenteel werkzaam is in het Mount Sinai Medical Centre (Verenigde Staten).

Jorge Almeida, co-auteur van het onderzoek en neurowetenschapper aan de Universiteit van Coimbra, verklaarde dat als deze synergieën "rechtstreeks vanuit de neurale activiteit" in kaart worden gebracht, het mogelijk zal zijn om "efficiëntere brein-machine-interfaces te bouwen, waardoor gebruikers prothesen natuurlijker, nauwkeuriger en flexibeler kunnen besturen".

"Dit brengt ons ook dichter bij het creëren van kunstmatige systemen die in staat zijn om te handelen met een behendigheid, efficiëntie en intelligentie die vergelijkbaar is met die van mensen," benadrukte Jorge Almeida.

De ontdekking in dit onderzoek opent ook nieuwe perspectieven op aandoeningen zoals apraxie, een neurologische aandoening waarbij patiënten het vermogen verliezen om objecten correct te gebruiken, ondanks dat ze deze herkennen.