Influenza della forza di gravità
su postura e movimento.
Aspetti fondamentali di cinetica e cinematica
1
Le forze in
gioco
I circuiti
sensori motori
La postura
• Le forze in gioco
• Momenti interni e momenti esterni
• I recettori sensoriali
• Baricentro Ground Reaction Force
• Le catene cinetiche e cinematiche
2
Le forze in
gioco
I circuiti
sensori motori
La postura
• Le forze in gioco
• Momenti interni e momenti esterni
• I recettori sensoriali
• Baricentro Ground Reaction Force
• Le catene cinetiche e cinematiche
3
Attivazione
dei
sinergisti
Interazione
Fattori Contestuali
Reazione
statica del
terreno
Inserzioni
muscolari
DOMINIO
DELLE
FORZE
INTERNE
Circuito Sensori
Motorio
Forza di
gravità
DOMINIO
DELLE
FORZE
ESTERNE
4
Perturbazioni
Dominio
delle
interazioni
ambientali
Modulazione
dinamica
Accoppia
mento
sensori-
Sistema
Nervoso
motorio
Azioni
Generatore di
gruppi neuronali
sottostanti
5
La Biomeccanica è la scienza che studia
le forze interne ed esterne che agiscono
sul corpo e gli effetti da esse prodotti.
Cinematica: studia il movimento di un corpo
descrivendo i vari tipi di moti,senza considerare
i fenomeni che li provocano
Statica: si occupa dell’equilibrio dei corpi e delle
forze che intervengono per mantenere tale stato
Dinamica: è quella parte della meccanica che
studia il movimento, tenendo in considerazione le
forze che lo producono.
FORZA

Qualsiasi azione
che causa la
modificazione
nella posizione o
altera la direzione
e la velocità del
movimento
8
Momento articolare

Il potenziale di
rotazione delle
forze che
agiscono su
un’articolazione
9
Leggi della dinamica

Legge I – legge di inerzia di Galilei
Ciascun corpo persevera nel suo stato di
quiete o di moto rettilineo uniforme, salvo
che sia costretto a mutare quello stato da
forze esterne
Leggi della dinamica
Legge II – Legge di Newton
l’accelerazione di un corpo è:

- direttamente proporzionale alla forza che agisce su di esso
- inversamente proporzionale alla sua massa
- si esprime nella stessa direzione della forza che agisce su di
esso
Leggi delle dinamica
 Legge
III – Principio di azione e
reazione
Ad ogni azione corrisponde una reazione
uguale e contraria
FORZE
13
Le forze in
gioco
I circuiti
sensori motori
La postura
• Le forze in gioco
• Momenti interni e momenti esterni
• I recettori sensoriali
• Baricentro Ground Reaction Force
• Le catene cinetiche e cinematiche
14
RECETTORI DELLA SENSIBILITÀ
Nocicettori
Termocettori
Meccanocettori
Chemocettori
15
Meccanocettori
Recettori tattili
•di tipo raffinato
•di tipo grossolano
RECETTORI
ARTICOLARI
Terminazioni di Ruffini
In connessione con le
capsule articolari
Corpuscoli del Pacini
Nel connettivo
periarticolare
16
•I corpuscoli di Ruffini localizzati negli strati più profondi della cute, tra le papille
dermiche e lo strato sottocutaneo, concentrati a livello delle articolazioni e in
prossimità delle unghie
•Sono implicati nella recezione dei segnali di stiramento della cute e piegamento delle
unghie.
•Sono particolarmente e sono caratterizzati da un lento adattamento e da campi
recettivi di grosse dimensioni, quindi implicati nella percezione tattile grossolana.
•In qualità di recettori articolari (meccanorecettori di stiramento) segnalano direzione
e velocità di movimento nonchè la posizione dell'articolazione insieme ai
meccanorecettori a rapido adattamento, sensibili all'accelerazione. Insieme ai recettori
interstiziali inibiscono l'attività del sistema nervoso simpatico aumentando il tono
vagale (sistema nervoso parasimpatico)
17
•I corpuscoli di Pacini sono recettori
sensoriali responsabili del rilevamento
di stimoli vibratori e pressori.
•Sono localizzati nella porzione più
profonda della cute, hanno dimensioni
maggiori degli altri recettori.
•Sono i più sensibili tra i recettori tattili,
in grado di rilevare una pressione della
cute nell'ordine di un micron alla
frequenza compresa tra i 250 e i 300
Hz.
•Rispondono ad una stimolazione
proporzionale non all'intensità ma alla
frequenza dello stimolo; l'intensità o
ampiezza dello stimolo dipende dal
numero di recettori attivati).
18
Fusi Neuromuscolari
I fusi neuromuscolari sono
recettori di stiramento localizzati
all'interno della muscolatura
striata-volontaria; con la loro
attività sono in grado di captare
lo stato di allungamento dei
muscoli e di inviare le
informazioni raccolte al midollo
spinale e all'encefalo. L'attività dei
fusi neuromuscolari è quindi
importantissima sia per prevenire
infortuni legati ad un eccessivo
allungamento, sia per mantenere
il normale tono muscolare, sia per
eseguire movimenti fluidi in
maniera armonica e controllata.
19
20
Fusi
Neuromuscolari
– Maggiormente presenti nei
mm. estensori e mm.
implicati in movimento fine
– Localizzati IN PARALLELO
tra le fibre muscolari
– Controllo dei cambiamenti
di lunghezza e della loro
velocità.
21
AFFERENZE
Terminazioni
primarie
Anulospirali
Risposta dinamica,
generata soprattutto
dalle fibre a
sacchetto nucleare.
Informazione sulla
velocità di
cambiamento della
lunghezza muscolare
22
AFFERENZE
Terminazioni
secondarie
A fiorame
Risposta statica,
generata dalle fibre a
catena nucleare
Informazione sulla
lunghezza muscolare
23
EFFERENZE
Motoneuroni
gamma
25-30% fibre nelle radici
ventrali
La loro eccitazione incrementa
la tensione del fuso
neuromuscolare e questo
aumenta la sensibilità allo
stiramento muscolare globale.
Frequenza di scarica regolata
da attività discendenti, che
regolano la soglia dei riflessi
da stiramento e di
conseguenza del tono
posturale
24
RECETTORI TONICI E FASICI
• Un allungamento al fuso
produce una scarica di
potenziali d’azione che
insorgono dall’encoder delle
terminazioni primarie e
secondarie. Queste
terminazioni sono infatti
canali ionici meccanodipendenti.
•Dapprima si ha una scarica di
potenziali ad alta frequenza
che dura circa 1 sec:
SCARICA FASICA.
Questa si continua con una
TONICA, finché dura
l’allungamento
COMPONENTE
FASICA
COMPONENTE
TONICA
TERMINAZIONI
PRIMARIE
TERMINAZIONI
SECONDARIE
Informazioni
sulla velocità di
allungamento
Informazioni
sull’entità di
allungamento
…CHE NON SI ADATTANO
MAI ALLO STIMOLO
25
26
RIFLESSO MIOTATICO
Monosinaptico: molto rapido
Consente di:
•Contrarre i muscoli se stirati troppo
(riflesso da stiramento)
•Correggere errori durante l’esecuzione
del movimento
•Mantenere il tono adeguato
(reclutamento con cui si oppongono allo
stiramento)
•Opporsi alla forza di gravità (mantenere
la postura)
TENDE AD
ANNULLARE
VARIAZIONI DI
LUNGHEZZA DEL
MUSCOLO
DETERMINATE DA
VARIAZIONI DI
CARICO
27
RIFLESSO MIOTATICO
Caratteristiche:
•Di tipo riflesso: propriocettivo
•Origine: fusi neuromuscolari
•Evocato da: stiramento del muscolo
•Risposta riflessa:
1. Contrazione dei muscoli
omonimi e sinergici
2. Rilassamento dei muscoli
antagonisti
28
ORGANI TENDINEI DEL GOLGI
29
ORGANI TENDINEI DEL GOLGI
•Giunzione tra muscolo e
tendine, in SERIE con le
fibre muscolari, circa 20
per ogni organo del G., di
unità motorie diverse
•Strutture cilindriche,
capsula connettivale
allungata, 1 x 0,1 mm.
•Numerose ramificazioni
terminali di fibra amielinica
Ib o Aβ, tra fibre collagene
ondulate
•Controllano l’intensità
della contrazione.
30
31
Gli organi tendinei del Golgi
sono attivati dall’aumento di
tensione del tendine
32
33
ORGANI TENDINEI DEL GOLGI
Impedisce l’eccessiva tensione
muscolare
•Regolazione riflessa del tono
•Corretta esecuzione dei
movimenti e programmazione
della forza di contrazione da
parte dei centri motori
Segnala ai centri superiori la tensione media sviluppata da un
selezionato gruppo di unità motorie. La frequenza di scarica
aumenta con il progressivo aumento del reclutamento delle unità
motorie.
34
COATTIVAZIONE ALFA – GAMMA
Il motoneurone α innesca il movimento Motoneurone
γ pre-stira il fuso
Contrazione del muscolo INFERIORE rispetto al carico (resistenza)
Muscolo passivamente stirato + stiramento attivo -> Circuito fusomotoneurone α -> EQUILIBRIO
Contrazione del muscolo SUPERIORE rispetto al carico (resistenza)
Attivazione dell’organi muscolotendineo del Golgi -> rilassamento
poi...
Muscolo passivamente stirato+ stiramento attivo -> contrazione
finalizzata al movimento
FLUIDITA’, PRECISIONE E GRADUALITA’ DEL MOVIMENTO
35
COATTIVAZIONE ALFA – GAMMA
36
PERCEZIONE DEL RISULTATO DEL
MOVIMENTO
37
Durante l’esecuzione di un qualsiasi movimento, è fondamentale
avere informazioni sullo stato del muscolo:
•LUNGHEZZA DELLE FIBRE MUSCOLARI
•TENSIONE (FORZA) SVILUPPATA
La capacità di acquisire informazioni che riguardano lo stato dei
muscoli e quindi su come il nostro corpo è posto e si muove
nello spazio è detta PROPRIOCEZIONE
Alcuni riflessi consentono di controllare continuamente la
lunghezza o la tensione:
•RIFLESSO MIOTATICO
•RIFLESSO MIOTATICO INVERSO
38
Due recettori principali per
propriocezione:
•
•
FUSO NEUROMUSCOLARE
LUNGHEZZA MUSCOLO
RIFLESSO MIOTATICO⏎
ORGANO TENDINEO DEL GOLGI
TENSIONE
RIFLESSO MIOTATICO INVERSO⏎
39
Le forze in
gioco
I circuiti
sensori motori
La postura
• Le forze in gioco
• Momenti interni e momenti esterni
• I recettori sensoriali
• Baricentro Ground Reaction Force
• Le catene cinetiche e cinematiche
40
Geometria della postura corporea in posizione eretta
41
42
BARICENTRO o CENTRO DI GRAVITA’ di UN
Nel corpoCORPO
umano, con una forma molto irregolare e con una massa
distribuita in modo asimmetrico, il baricentro è assai difficile da
stabilire.
CONVENZIONALMENTE viene collocato a livello del nucleo polposo fra
D9 e D10 – SINFISI PUBICA (a c.a il 53 - 55% dell’altezza totale
dell’individuo).
Se dalla POSTURA ERETTA se si prolunga una linea verticale, dal centro
di gravità fino alla base di appoggio, essa si va a cadere nel mezzo
della base di appoggio, che è definita da un POLIGONO (di forma quasi
trapezoidale), costituito dal profilo laterale dei piedi e dalle due linee
immaginarie che uniscono rispettivamente la parte anteriore e quella
posteriore
dei
piedi).
43
BARICENTRO o CENTRO DI GRAVITA’ di UN
CORPO
LINEA GRAVITARIA
BARICENTRO
Sinfisi pubica
D9 – D10
44
BARICENTRO o CENTRO DI GRAVITA’ di UN
CORPO
LINEA GRAVITARIA: risultante delle diverse
forze che operano per mantenere il corpo in
equilibrio. NON E’ UNA LINEA IMMOBILE!
BARICENTRO
Per avere uno stato di equilibrio è necessario che la forza o la
risultante delle forze applicate al corpo cadano all’interno del45
poligono di appoggio.
BARICENTRO
Lo spostamento del c.o.m. avviene NEL CORPO in
funzione dello spostamento di ogni singolo segmento,
sulla direzione risultante della massa spostata
__________________
Lo spostamento del c.o.m. NELLO SPAZIO è la misura
assoluta rispetto ai piani di riferimento alto/basso
avanti/dietro destra/sinistra
Nel corpo si sposta in alto - in avanti - verso sinistra
Nello spazio si sposta in basso - in avanti - verso sinistra
CATENA CINETICA APERTA - CHIUSA – SEMICHIUSA
Per stabilire il tipo di catena cinetica in esame è necessario
definire:
1 Gli estremi
2 I segmenti che la compongono
3 Il/i piani sui quali avviene il movimento
La catena è aperta quando almeno
uno degli estremi è libero di muoversi
Piede dx
gamba dx
coscia dx
bacino
coscia sn
gamba sn
piede sn
Piede dx
gamba dx
coscia dx
bacino
tronco
arto sup dx
Piede dx
gamba dx
coscia dx
bacino
tronco
arto sup sn
Piede dx
gamba dx
coscia dx
bacino
tronco
testa
CATENA CINETICA CHIUSA
La catena è chiusa solo quando i due estremi sono
vincolati e fermi nello spazio e tra di loro, -eventualità
rara- (es. spostamento laterale del bacino in appoggio
bipodalico)
Semplificando il problema in termini bidimensionali "la variazione di un
angolo sul piano in esame determina la variazione degli altri senza
modificazioni della loro somma totale
CATENA CINETICA CHIUSA
100
°
80°
90°
100
°
80°
90°
360° = 360°
110
°
70°
CATENA CINETICA SEMICHIUSA
E’ chiusa in parte quando i due estremi sono obbligati
in un percorso fisso per esempio la Leg Press o la
bicicletta.
E’ ancora chiusa in parte quando uno degli estremi
non è obbligato in un percorso fisso ma ha dei vincoli
funzionali, come il mantenimento dell'equilibrio o una
richiesta specifica
CATENA CINETICA SEMICHIUSA
(esempio SQUAT)
La catena è: dita, piede, gamba, coscia, bacino e tronco, sul piano sagittale
CATENA CINETICA SEMICHIUSA
(esempio SQUAT)
La catena è: dita, piede, gamba, coscia, bacino e tronco, sul piano sagittale
CATENA CINETICA SEMICHIUSA
(esempio SQUAT con il mantenimento del tronco verticale)
CATENA CINETICA SEMICHIUSA
(esempio SQUAT con il mantenimento del tronco verticale)
POSTURA
Qualsiasi sequenza di rapporti articolari mantenuta nel tempo
STABILITA’ CINEMATICA DELLA POSIZIONE
Dipende dal rapporto tra le dimensioni e la forma
della base d’appoggio e l’altezza e la posizione del
baricentro
L’altezza e la posizione del BARICENTRO dipende dalla
posizione assoluta dei segmenti e dal rapporto
relativo tra segmenti adiacenti
POSTURA
Qualsiasi sequenza di rapporti articolari mantenuta nel tempo
STABILITA’ DINAMICA DELLA POSIZIONE
• MOMENTI DELLA GRAVITA’ ALLE ARTICOLAZIONI
•FORZE MUSCOLARI RICHIESTE
•TENSIONI DI PARTI MOLLI NON MUSCOLARI
•DISTRIBUZIONE DELLE PRESSIONI
SULL’APPOGGIO E SULLE ARTICOLAZIONI
POSTURA
Qualsiasi sequenza di rapporti articolari mantenuta nel tempo
OBIETTIVO
MINIMA SOLLECITAZIONE DELLE STRUTTURE
UTILIZZO DEI MUSCOLI
MASSIMA
RIDUZIONE
CONCENTRAZIONE DELLE
PRESSIONI
TRAZIONI SULLE PARTI
MOLLI