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)
Neurofisiologia
• 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)
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
Strumenti di analisi
• Biomeccanica:
– Telecamere, pedane, EMG, accelerometri.
• Neurofisiologia
– EEG, TMS, fMRI
• Psicologia
– TR, TM
• Robotica:
– Come in biomeccanica
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
corporei
Percezione-Azione
vincoli
ambientali
percettivi
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
Cambi delle priorita’ del SNC
Bambini scoordinati
Cambi delle priorita’ del SNC
Media
Jordan
Lottatori di Sumo
I Movimenti
Cambi delle priorita’ del SNC
Patologie neuro-motorie
Bambini scoordinati
Cambi delle priorita’ del SNC
Media
Jordan
Lottatori di Sumo
I cambi di priorita’ del SNC:
“la scelta”
• Le sinergie neuromuscolari 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!