Indice
• Storia del controllo e dell’apprendimento motorio
secondo N Bernstein
-Il problema di Bernstein
-Bernstein e Pavlov
-A B C D diversi livelli motori
-Le sinergie motorie
-Il pseudo problema di Bernstein
Vita e idee di B
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Nato a Mosca nel 1896
laurea in medicina 1919
1922 fonda il lab di biomeccanica
forma l’idea della psicologia dei movimenti
e la fisiologia della motricita’
• 1950 è licenziato per cosmopolitismo
Il problema di B
• nessuna ripetizione è uguale
• modello del movimento
– azione desiderata (intenzionalita’)
– confronto fra l’azione desiderata e l’azione
eseguita
• non ricerca dell’equilibrio ma
masterizzazione dei gradi di libertà
• non aggiustamenti passivi ma attiva
interazione
• Il riflesso non è l’unità del movimento
Pavlov/Bernstein
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Riflesso condizionato
Forze passive
Stabilita’ del movimento
Controllo centrale
Unita’ di attivazione
Studio movimenti isolati
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Coordinazione
Forze attive
Variabilita’ del movimento
Auto-organizzazione
Topologia dell’attivazione
Movimenti liberi
Livelli di analisi del movimento
• Importante considerare;
• Il movimento ed i suoi livelli evolutivi
• Relazione dinamica percezioni-azioniambiente
• Le sinergie motorie e percettivo-motorie
come relazioni fra vincoli e gradi di libertà
La destrezza
• Destrezza la componente piu’ importante
del movimento umano
• Relazione gerarchica destrezza forza
mobilita’ articolare
– destrezza-forza: destrezza in grado di modulare
la forza
– destrezza-mobilita’ articolare: destrezza in
grado di modulare la mobilita’ articolare
Che cos’e’ la destrezza
• Capacita’ di:
– risolvere problemi motori
– trovare soluzioni motorie nuove
– di “aggiustare” movimenti data una
perturbazione
– di modulare la forza muscolare e la mobilita’
articolare
• La destrezza e’ possibile perche’ sono
“infinite” le possibilita’ di movimento! …
Livello A: Il Tono
• Postura tronco-testa
(statokinesi)
• Stato di equilibrio
senza gravità (volo)
• back ground (tono)
• Elementare sinergia
muscolare (ag.ant)
• Apparente nonmovimento
• Bimbi: stato fetale
• Pesci
• Spina dorsale
• Movimenti involontari
Livello B: sinergie articolo-muscolari
• Regola grandi gruppi
muscolari in sinergia
• Bimbi: riflessi +
movimenti estremità
• Forte relazione fra i
muscoli e i suoi
recettori
• Rettili
• Incapacità
indipendente di reagire
• Decisioni veloci
• Talamo (correzioni
propriocettive no
percezioni)
• Senza consapevolezza
Livello B-continua
• Percezione dei segmenti corporei nello
spazio
• Precursore dei forti automatismi
• Movimenti ciclici, ripetitivi, armoniosi
(camminare, nuotare)
• Libreria per trovare una veloce soluzione
motoria per ogni situazione
Livello C: Lo Spazio
• Controllo spaziale del
movimento
• Movimenti indipendenti
•
(non solo background di correzione)
• Equi-finalità
• Movimenti poco
armoniosi
• Bimbi: non più
naturale sviluppo
• Mammiferi
• Striato percettivomotorio
• Movimenti finalizzati
Livello C
• Per avere indipendenza flessibilità e scopo
rinunciamo ad armonia e precisione
• Differenza fra punto nello spazio e traiettorie
• Esecuzione di errori
• Individualità - Irripetibilità
• Adattamento
• Tutte le locomozioni (sciare pattinare salti
lanci)
Livello D: Le Azioni
• Corteccia cerebrale
• Azioni volontarie fortemente finalizzate
• (l’azione non è un movimento ma una catena di mov. fin)
• Relativa indipendenza dai livelli inferiori
• Correzioni a livello astratto (piano motorio corretto?)
• Tutte le azioni (tattiche strategiche)…ma
specialmente la mano nell’uso degli oggetti
• Asimmetria (destrezza=destra)
Caratteristiche
• Livello D:
manovrabilità plasticità indipendenza
• Livelli A-B-C:
armonia precisione obbedienza
• Sistema gerarchico ma…vincolato dai
diversi livelli
Come avviene il controllo?
• Livello D:
– dirige delegando ai livelli inferiori
– può sfruttare gli automatismi
– diminuisce il consumo energetico (relazione C-D =
macchina-pilota)
Come impariamo i movimenti
• Spostiamo i movimenti appresi fra i livelli
• Le capacità individuali sono riscontrabili a
diversi livelli
• I bambini imparano prima (no livello D)
• L’apprendimento non è statico né si trova
prioritariamente nel cervello è un processo
dinamico di correzione a diversi livelli
Sapere e saper fare
• Imparare per imitazione è riduttivo
• Imparare significa creare librerie percettivomotorie da poter usare come sistemi
correttivi
• I sistemi correttivi a qualsiasi livello non
sono mai rigidi a causa della loro nonindipendenza e diversità di linguaggio
Vincoli e Gradi di Libertà
• I vincoli ci danno una misura di come
usiamo i nostri gradi di libertà
• Il movimento umano presenta delle grosse
invarianze (biomeccaniche, energetiche,
strategiche)
Teoria di J J Gibson: Affordance
• “ Affordances implica la
complementarieta’ fra l’animale
e l’ambiente. L’ affordance e’
una combinazione invariante di
variabili, ed e’ piu’ facile
percepire una tale unita’
invariante che non percepire
tutte le variabili separatamente”
(Gibson, 1979)
Invarianze percettivo-motorie
• I movimenti emergono come soluzione
finale di invarianze percettive
• Percezione e azione sono inscindibili
– la percezione crea l’azione, l’azione crea la
percezione
• Queste invarianze sono il risultato di vincoli
corporei-energetici-fisici
Regole generali
• Il programma motorio ed il controllo via
feedback, qualsiasi tipo di feeback,
agiscono rispettando regole generali
• Queste regole non sono vaghe ma bensi’
ben definite e dipendono per ogni singolo
movimento dai vincoli e dalla
masterizzazione dei gradi di liberta’
• Comprendere quindi come un movimento si
effettua significa capire quali sono i vincoli
che lo definiscono e come i gradi di liberta’
vengono utilizzati
Esperimenti
• Locomozione
– vincoli meccanici
• Salire scendere le scale
– vincoli percettivo-motori
• Prensione
– vincoli percettivo motori
• Tau tempo di contatto
– vincoli percettivi-motori
• Tutti questi esperimenti dimostrano come il
cervello non deve farsi carico di definire in
modo dettagliato il movimento
La Locomozione
• La locomozione e’ l’esempio di come
vincoli meccanici ed energetici definiscono
il pattern motorio
• In base ai vincoli meccanici si definiscono
invarianze scalate sui parametri
antropometrici
• In base ai vincoli energetici si definiscono
schemi di movimenti diversi
La Locomozione
• Riflessi neo-natali dello stepping
• Sistema meccanico bipede
– Controllo motorio+meccanica
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Il ruolo di g (gravità)
Il ruolo di COM (centro di massa)
EP (energia potenziale),
EC (energia cinetica)
Rapporti scalati
La locomozione nei primi mesi di
vita
• Riflesso di stepping (Thelen)
–
–
–
–
Dopo 4 mesi di vita scompare…
…Ma se messi nell’acqua ricompare
Perché?
Il peso del corpo è la causa della sua “scomparsa”
• Importanti conseguenze teoriche sullo sviluppo
motorio infantile e sul controllo motorio
– Riflessi polisinaptici sono la base della costruzione dei
movimenti (vedi Bernstein)
La meccanica
• La meccanica bipede
– su di un piano sta in piedi
– Su un piano inclinato cammina
• Analisi del movimento:
– 1 step: osserviamo il movimento
– 2 step: definiamo le variabili importanti
La testa si alza e si abbassa di circa 40 m
La locomozione: descrizione
• Alziamo e abbassiamo la testa di 40 mm
• Questo pattern ha una relazione fra altezza e
velocità:
– Quando il piede spinge avanti-basso il corpo viene
decelerato (circa 1.4m/s)
– Quando il piede spinge dietro basso viene accelerato
(circa 1.7m/s)
• Tutte le volte che il corpo sale aumenta Ep
• Tutte le volte che il corpo scende aumenta Ec
La locomozione: pendolo
invertito
• Il pendolo trasforma costantemente Ec in
Ep
• Quando il pendolo è alto:
– Grande Ep movimento lento
• Quando il pendolo è basso:
– Grande Ec movimento veloce
Definizioni Ec Ep
• Energia cinetica:
– Un corpo in movimento è in
grado di compiere lavoro
per effetto della velocità
posseduta
– Es: il vento sbattendo sulle
pale di un mulino perde la
sua velocità e quindi perde
energia cinetica la quale
viene convertita per far
funzionare il mulino
• Energia potenziale:
– Un corpo che si trova ad
una certa altezza è in grado
di compiere lavoro a mezzo
del suo peso durante la
caduta
– Es: l’acqua di un fiume che
scende a valle perde la sua
energia potenziale che può
essere convertita in energia
elettrica
Variabili Importanti
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•
(g) la gravità
(v) la velocità
(COM) centro di massa del corpo
(l) lunghezza dell’arto inferiore
(EC) energia cinetica
(EP) energia potenziale
Il compito motorio
Correre è + dispendioso!
• Perché decidiamo di correre anziché decidere di
camminare più velocemente?
• I vincoli meccanici non ce lo permettono!
– Se camminando aumentiamo la velocità a 2.5 m
s-1 dobbiamo correre
Analisi delle dimensioni
• Importanti variabili:
• Velocità, accelerazione della gravità, altezza
–
2
v
gl

2
2
L 1T

1
2
T L L
Il cambio fra camminata e corsa
• Ad una certa velocità che è scalata sui parametri
corporei passiamo dalla camminata alla corsa.
–
–
–
–
I bambini cambiano pattern a velocità inferiori
Così le persone piccole
Che cosa fanno i maratoneti?
Quali sono i vincoli principalmente coinvolti?
Camminata e vincoli energetici
• Il cambio fra un pattern di movimento ed un
altro è definito da vincoli anche energetici
• L’energia minima consumata è relativa alla
velocità ed al pattern scelto
• Hoyt & Taylor (Nature, 1981)
Implicazioni teoriche
• Abbiamo trovato un altro parametro scalato
sul movimento
• Questo parametro è definito quasi
unicamente da vincoli meccanici ed
energetici
• Non risultano quindi preponderanti i vincoli
percettivi ed ambientali