Studiare il movimento umano

• Controllo motorio

• Sviluppo motorio

• Apprendimento motorio

Controllo Motorio

• Studio dei sistemi di controllo coinvolti nell’esecuzione di movimenti– Bio-meccanica:

• Spostamenti e derivate dei segmenti corporei

– Neuro-fisiologia• Vie discendenti e ascendenti neuromuscolari

– Psicologia• La relazione fra percezioni ed azioni

– Robotica• La modellizzazione dei movimenti

Bio-meccanica

• La cinematica del movimento– Studiare come i segmenti corporei si spostano

nel tempo e nello spazio nell’esecuzione di un movimento

• La dinamica del movimento– Studiare come le forze impresse dai segmenti

corporei generino un movimento

• Il tempo del movimento– Studiare la distinzione fra i movimenti

automatici e quelli che richiedono un controllo volontario

Muybridge (1899)

• Dal Cervello al movimento

– L’homunculus e la corteccia motoria

– La teoria localizzazionista (Jackson)

– La mappa del cervello e l’area motoria (Sherrington,1906)

Importante perchè mette in relazione

l’attività motoria con l’attività cerebrale

Neurofisiologia

moto-neuroni e sinergie neuromuscolari – 1 -MN innerva rapporti di fibre diversi: 1:3 1:150– Velocità di conduzione molto diverse

• Vie mono e poli sinaptiche vie mielinizzate e non

• Ruolo degli interneuroni– Centro delle sinergie e delle integrazioni neuro motorie

• Le vie monosinaptiche e polisinaptiche• Sinapsi mediatori chimici e movimento

– patologie neuromotorie (tremore), overtraining• Movimento e relazioni fra:

– Esterocettori (tatto)– Telecettori (vista)– Propriocettori (posizione del corpo)

Neurofisiologia

Psicologia

• Cognitivismo: – Il cervello come decodificatore di informazioni

• Il programma motorio• Le macchine pensanti

• Comportamentismo: – I riflessi come unita’ base del movimento

• I riflessi condizionati• Apprendimenti automatici

La Robotica

• Modellizzazione dei movimenti

• Gradi di libertà-Vincoli meccanici

• Realizzazione di sistemi meccanici che interagiscono con l’ambiente

• I programmi motori

Cervello Movimento

• Bernstein (1930)– integra la descrizione del movimento con la

fisiologia – integra la cinematica e la dinamica con la

neurofisiologia– include l’idea della complessita’ (ridondanza)– considera l’aspetto filogenetico

• Biomeccanica:– Telecamere, pedane, EMG, accelerometri.

• Neurofisiologia – EEG, TMS, fMRI

• Psicologia– TR, TM

• Robotica:– Come in biomeccanica

Strumenti di analisi

Che cosa sono i movimenti normali per una persona disabile?

Indice• La ridondanza dei GdL• I vincoli• Movimenti “normali”, “atipici” e “performance”• Il movimento come soluzione finale che emergente

fra vincoli e gradi di liberta’• Il controllo centrale e periferico del movimento• Le proprieta’ adattative dei movimenti• Lo sport come palestra di soluzioni motorie

adattative

GdL e Vincoli

• GdL = la capacità che un segmento articolare ha di muoversi indipendentemente– 7 gradi di libertà – arto superiore

• Vincolo = impossibilità di effettuare movimento totale o parziale– Circonduzione arto inferiore

E’ positivo avere un numero ridondante di GdL?

• Caratteristica fondamentale del movimento umano in quanto permette di operare opzioni diverse nel risolvere problemi motori di tutti i giorni.

E’ positivo avere vincoli?

• Fondamentale per mantere stabilità e direzionare I movimenti

Azione come proprietà emergente fra Vincoli e GdL

vincoli

corporei

ambientali percettivi

Percezione-Azione Movimento

Controllo centrale e periferico

• Controllo centrale: dal cervello ai muscoli– Relazione comando centrale sinergie distali

• Controllo distale:– Relazione percezioni comandi centrali

Controllo centrale

Controllo periferico

Come gestisce il SNC questa ridondanza?

• La scelta di un particolare pattern di controllo fra tanti possibili si basa sulla definizione di priorità (leggi di coordinazione motoria) che sono a tutt’oggi sconosciute. Pattern motori osservati in popolazioni “atipiche”, dimostrano l’esistenza di queste priorità.

…continua

• Si può proporre l’ipotesi che sotto certe condizioni “atipiche” che possono includere problemi sia di ordine percettivo (Sindrome di Down) che biochimico (Parkinson), o cambi della struttura corporea (danni alla spina dorsale, e amputati), il sistema nervoso centrale (SNC) potrebbe riconsiderare queste priorità

I movimenti adattivi

• La definizione di una nuova serie di priorità rifletterà lo stato attuale del sistema e potrebbe portare a schemi di movimento volontario molto diversi. In tali condizioni quindi i pattern motori che appaiono essere così diversi, non dovrebbero essere considerati patologici ma piuttosto adattativi rispetto alla patologia, e potrebbero essere visti perfino come movimenti ottimali per quel sistema di produzione di azioni.

Movimenti normali e patologici

• La varianza dei movimenti normali

• La costruzione di pattern motori unici e non ripetibili

• Le soluzioni motorie efficaci ed efficienti a partire da una certa struttura

• Le invarianze percettivo-motorie

Come intervenire allora?

• Gli approcci riadattativi quindi non dovrebbero essere diretti al riportare il pattern motorio il più vicino possibile a quello “normale”, ma piuttosto dovrebbero essere concentrati alla risoluzione di problemi che emergono dal pattern motorio osservato durante l’esecuzione di un compito motorio

I movimenti normali e atipici

• In genere l’assunzione che viene fatta è che:• Un pattern motorio “diverso” cioe’ che si

differenzia dal movimento normale, e’ da considerarsi negativo.– i pattern di movimenti volontari osservati nella

norma sono gli unici corretti– le deviazioni dai pattern motori normali riflettono

una incapacita’ di controllo del SNC – noi conosciamo di piu’ il SNC del SNC stesso

Ipotesi• La scelta di un pattern motorio, fra molti

possibili per soddisfare un compito motorio, si basa sulla definizione di priorita’(regole) che sono definite da vincoli e gradi di liberta’ fisici, percettivi ed ambientali in relazione fra loro.

• La scelta dara’ vita ad un pattern di coordinazione motoria unico che potra’ essere adattativo rispetto al compito motorio da compiere

I Movimenti Normali

JordanBambini scoordinati Lottatori di SumoMedia

Cambi delle priorita’ del SNC Cambi delle priorita’ del SNC

I Movimenti

JordanBambini scoordinati Media Lottatori di SumoPatologie neuro-motorie

Cambi delle priorita’ del SNC Cambi delle priorita’ del SNC

I cambi di priorita’ del SNC: “la scelta”

• Le sinergie neuro-muscolari dipendono:– dal compito motorio

– dall’intenzionalita’

– dalle condizioni ambientali

– e...

– dalle condizioni fisiche

Il controllo e’ a livello centrale

• Reazioni preprogrammate:– 70ms di latenza

– inferiore al TR

– superiore al riflesso monosinaptico

Il controllo e’ a livello distale

• Animali spinalizzati mostrano movimenti a piu’ gradi di liberta’:– precisi

– coordinati

– finalizzati

– in grado di “compensare” perturbazioni esterne

Il movimento come “Proprieta’ Emergente”

• Fine dell’idea dell’homunculus

• Il movimento come noi lo osserviamo e’ il risultato finale della relazione fra la parte centrale e quella periferica in accoppiamento con l’ambiente (il compito motorio)

Il movimento come “Pattern Dinamico”

• Il SNC sceglie i parametri principali che devono essere considerati per far emergere un pattern motorio che sia adattivo al compito motorio e funzionale ai vincoli esistenti

Il movimento “atipico”

• Il sistema motorio che ha subito delle lesioni dovra’ ri-elaborare:– nuove priorita’ e/o leggi coordinative– nuove soluzioni motorie in virtu’ dei vincoli

emersi (la patologia) utilizzando i gradi di liberta’ a disposizione

• Diverso pattern motorio ma funzionale !

Cambiare i comandi centrali e/o le sinergie motorie

• Cambiare comando centrale:– imparare a scrivere con la mano non dominante– imparare sequenze di movimenti alternative

• Cambiare le sinergie motorie:– il tempo di apertura e chiusura degli angoli

articolari

Lo studio del movimento: (cinematica, dinamica, EMG ecc.)

• Definisce di un gesto la modalita’ di controllo e/o di “scelta”:– E’ cambiato il comando centrale?– Sono cambiate le sinergie muscolari?

• Scinde di un gesto le componenti adattative da quelle non adattative

• Definisce quali sono le condizioni motorie utili ed utilizzabili

Per chi pratica il movimento: lo sport

• E’ la “palestra” ideale per la ricerca di soluzioni motorie sempre nuove, diverse e funzionali !

e poi…

• E’ divertente!

• Non si pratica quasi mai in solitudine!