CIRCUITO APERTO E CHIUSO CLASSIFICAZIONE DEI MOVIMENTI VELOCI PREPROGRAMMATI : movimenti BALLISTICI, iniziati da una brusca contrazione dei muscoli agonisti, che impongono all’arto una velocità dipendente dalla sua massa, e che viene mantenuta per inerzia, e vengono terminati dalla contrazione antagonista; gran parte del movimento avviene senza concomitante attività muscolare, per cui , una volta iniziati, non possono essere corretti. LENTI : controllati e corretti durante la loro esecuzione. CONTROLLO E REGOLAZIONE PERIFERICA I movimenti, volontari o riflessi, sono regolati dal S.N. attraverso motoneuroni spinali diversi a seconda dei muscoli innervati. Muscoli TONICI : posturali, innervati da motoneuroni alfa, con assoni sottili, velocità di conduzione del potenziale d’azione non molto elevata, e scariche di impulsi a bassa frequenza. Muscoli FASICI : innervati da motoneuroni alfa con assoni più spessi, elevata velocità di conduzione, frequenze superiori di scarica. L’aumento e la regolazione della forza muscolare sono ottenuti da 2 meccanismi : RECLUTAMENTO di nuove U.M., e AUMENTO DELLA FREQUENZA DI SCARICA delle U.M. ARCO RIFLESSO SPINALE : il più elementare sistema di controllo dell’attività muscolare, costituito da 5 componenti : recettore, neurone afferente, sinapsi, neurone efferente, effettore muscolare. Alla base del RIFLESSO DI STIRAMENTO, con FUSI N.-M. come recettori sensibili all’allungamento e alle variazioni della velocità di allungamento. La massima densità si ha nei muscoli deputati ai movimenti più fini (3040 fusi per gr. di muscolo); la minima nei muscoli posturali. Dai fusi partono fibre sensitive terminanti nel midollo spinale, allo stesso livello da cui partono le fibre efferenti alfa e gamma. Il fuso è stirato passivamente o attraverso la stimolazione diretta delle fibre gamma, con impulso eccitatorio alle fibre alfa. ORGANO TENDINEO DEL GOLGI : nei tendini, sensibile alla variazione della forza esercitata dal muscolo. Nelle capsule articolari vi sono recettori sensibili alle variazioni della velocità angolare dell’articolazione, fonte di informazione sullo stato momentaneo di forza e lunghezza del muscolo. A livello spinale, attraverso un circuito con almeno due sinapsi, una facilitatoria e una inibitoria, è possibile avere un riflesso inibitorio che agisce sui motoneuroni alfa e gamma e che serve a rilasciare i muscoli antagonisti. A livello spinale vi è anche l’interneurone detto CELLULA DI RENSHAW, che inibisce gli interneuroni per i muscoli antagonisti e abolisce l’inibizione reciproca. CONTROLLO E REGOLAZIONE CENTRALE FORMAZIONE RETICOLARE : matrice neuronale del tronco dell’encefalo, costituente il substrato nervoso dell’attivazione diffusa; fondamentale il ruolo negli stati di vigilanza e attenzione, avendo influenze facilitanti e inibenti sui motoneuroni spinali e cranici e sulla corteccia cerebrale. TRONCO ENCEFALICO : arrivano informazioni cinestesicopropriocettive, tattili, visive, vestibolari. In collegamento col cervelletto. CERVELLETTO : centro di coordinamento tra lo stato di tensione del muscolo e i diversi impulsi sensoriali. La risposta del cervelletto, con collegamento a doppia via con la corteccia cerebrale, modula e/o smorza i riflessi spinali, con importante funzione nel mantenimento del tono posturale e del suo adattamento al movimento. TALAMO : vi convergono le vie sensitive che poi passano alla corteccia. Gli stimoli sono poi valutati secondo il tipo, intensità, durata, estensione spaziale, frequenza, e in base a questi si prepara una adeguata risposta motoria. CORTECCIA MOTORIA : da tutte le parti della corteccia convergono fibre all’area motoria attraverso i gangli della base. Alcune formano un circuito che si richiude sull’area motoria passando attraverso formazioni sottocorticali come la corteccia cerebellare, i nuclei cerebellari, il nucleo rosso, il talamo (per movimenti automatici). Le proiezioni discendenti della corteccia motoria sono formate da tre gruppi di fibre : fibre che terminano agli assoni afferenti sensitivi del corno dorsale del midollo spinale, fibre che attraversano formazioni del tronco, fibre che arrivano direttamente al segmento spinale (cellule piramidali, la cui attività precede di 100 ms circa il movimento, tempo che riflette il passaggio di impulsi attraverso i circuiti sopra descritti). La corteccia motoria è lo stato centrale dell’elaborazione del programma motorio. Il primo stadio è nell’area della motivazione, nel sistema limbico, diencefalo e telencefalo. Queste aree inviano impulsi alle aree associative della corteccia addirittura 1 secondo prima dell’inizio del movimento (attività elettrica presente nell’allenamento ideomotorio, simulazione del movimento che richiede la costruzione di una rappresentazione dinamica di quest’ultimo nella memoria a lungo termine, e l’attivazione di piani d’azione sequenziali; fondamentali i processi visivi e propriocettivi; efficace nei circuiti chiusi e nelle discipline ad elevata coordinazione). APPRENDIMENTO DEL MOVIMENTO Un movimento, per essere correttamente eseguito, deve essere appreso preliminarmente. Il primo stadio porta alla coordinazione grossolana, aiutata e guidata da sensazioni coscienti; le informazioni visive sono le più importanti all’inizio, per imitare e correggere un movimento. In un secondo tempo la coordinazione si fa più raffinata, le informazioni giungono dai recettori cutanei, vestibolari, propriocettori tendinei, articolari, muscolari; vengono così reclutate selettivamente diverse unità motorie, si temporizza la contrazione antagonista e agonista, si inibiscono le risposte riflesse non necessarie, diminuendo il costo energetico del movimento. Quando la coordinazione è massima, il controllo passa dalla corteccia cerebrale al cervelletto e gangli della base : movimento automatizzato, con il ruolo della corteccia preposto ad intervenire nelle situazioni impreviste. APPRENDIMENTO DEL MOVIMENTO - Quando la contrazione muscolare è fluida e continua (attività coordinata), l’attività dei motoneuroni risulta asincrona e sfasata, con integrazione delle singole contrazioni continue tetaniche. A seconda delle richieste, la sollecitazione di FT e ST permette l’alternanza di stimolo e riposo. Al regolamento della contrazione muscolare concorrono l’attivazione alfa e gamma. La gradualità, sequenzialità, intensità della contrazione dipendono da 3 meccanismi : RECLUTAMENTO DELLE U.M. VARIAZIONE DELLA FREQUENZA DI STIMOLO SINCRONIZZAZIONE DELL’ATTIVAZIONE. MECCANISMI PERCETTIVI INFORMAZIONI VISIVE : a seconda dell’ampiezza dello spazio da controllare, si utilizza il campo visivo STAZIONARIO, OCULARE, del CAPO. CAMPO VISIVO STAZIONARIO : informazioni riferite ad un angolo di circa 120°, con una parte centrale piccola di 3-5°, con percezione di immagini estremamente chiare, ed una esterna con informazione meno netta e acuità più bassa. CAMPO VISIVO DELL’OCCHIO : parte di ambiente che si controlla stando col capo fermo, utilizzando il movimento degli occhi. Oltre che con movimenti continui e lineari, si esplora l’ambiente “per salti”, con movimenti detti saccadi che avvengono 2 o 3 volte al secondo, con durata media 100 ms: portano la fovea, la zona della retina a maggior acuità, su una e su un’altra parte dell’oggetto che interessa (tiro a segno, tuffi, corsa). MOVIMENTO DEL CAPO: per allargare ulteriormente l’area da cui si acquisiscono informazioni. Entra in gioco l’arco riflesso oculovestibolare, per coordinare lo spostamento del capo con gli occhi (tennis, basket, calcio, tiro a volo). L’informazione rimane sulla retina per pochi mms, e in 50-100 mms arriva alla corteccia . La decodificazione fisica del segnale e la rappresentazione interna che ne deriva rimane nel deposito sensoriale di limitata capacità per massimo 250 mms, poi il materiale “inutile” scompare. Il materiale utile si confronta con informazioni sensoriali già memorizzate, per poi essere tradotto in una categoria interna utile alla soluzione del problema in esame. Per quanto le prime fasi del processo percettivo siano del tutto automatiche, il modo di ricombinare e organizzare la rappresentazione interna delle caratteristiche degli stimoli è funzione dell’esperienza. MEMORIA Capacità che ha il cervello di mantenere informazioni per tempi più o meno lunghi. Processo metabolico di creazione di nuove glicoproteine, che vengono immesse nella struttura lipidica della membrana post-sinaptica, con apprendimento anche grazie a stimoli non solo sensoriali ma attivanti emotivi (memoria a lungo termine). MEMORIA LONG LOOP : le informazioni percorrono più volte i circuiti riverberanti per provocare stimoli necessari alla formazione della memoria. APPRENDERE : formazione e fissazione di long loop. DISAPPRENDERE : scomparsa di un circuito. CAMBIARE : sostituzione di un circuito con un altro. Il principiante utilizza i circuiti esterni (esterocettori); l’esperto quelli interni (cinestesici). MEMORIA SENSORIALE A BREVE TERMINE : stimoli mantenuti per poche centinaia di mmsec., poi restituiti (immagazzinamento non cosciente; registro di tracce non più realmente presenti nel campo percettivo, alle quali non è stato attribuito un significato). A BREVE TERMINE : selezione attentiva di alcuni stimoli per successiva elaborazione (l’abile è attento a stimoli ambientali e cinestesici e altro, pronto a ignorarli per eseguire il compito primario : ATTENZIONE SELETTIVA). Questa memoria ha capacità limitata, ma è associata alla coscienza. L’informazione è mantenuta finchè le diamo attenzione; appena dirigiamo l’informazione altrove, la perdiamo in 30 sec. circa. Ha 2 funzioni : preserva l’informazione finchè non viene presa una decisione rispetto a memorizzarla a lungo termine o no; funge da deposito di pronto impiego per informazioni ricavate dalla memoria a lungo termine, con più facile recupero di dati utili al programma che si sta svolgendo. MEMORIA A LUNGO TERMINE : illimitata per capacità e durata. Reiterazione e connessione di nuove informazioni ad una già appresa. Informazioni durature, soggette in parte a oblio per decadimento della traccia biochimica col passare del tempo, se non vengono rinforzate dall’uso. Sono registrate le strategie di risposta elaborate in precedenza, ovvero i modelli di movimento e i programmi motori. CARATTERISTICHE SELEZIONE ESECUZIONE Tempo per una correzione 120-200 mms 30-80 mms Fine prestabilito corretto no sì Nuovo programma sì no Strutture nervose s.n.c. Riflessi spinali cerebellari attenzione sì no correzioni nessuna molte Aumento tempo di correzione nessuno Effetto da aumento stimoli PERCEZIONE Gli stimoli entrano in parallelo. Si ha successione di : Identificazione dello stimolo Selezione della risposta Programmazione della risposta. Le azioni sono emesse in modo seriale 3 al sec. PERCEZIONE RESTRINGIMENTO PERCETTIVO : non prendere in considerazione alcuni tipi di informazione dell’ambiente, con vantaggio in termini di decisione, svantaggio quando vi sono stimoli inattesi. PERCEZIONE - - UTILIZZO DELLE INFORMAZIONI : ATTIVAZIONE BASSA : percezioni ampie e tanti segnali ATTIVAZIONE MEDIA : focus su segnali rilevanti AUMENTO : non rilevati quelli inattesi ULTERIORE AUMENTO : ipervigilanza e panico, con presa di decisione limitata da estremo restringimento percettivo, che si riflette anche sul controllo motorio, con azioni meno fluide e rilassate. ATTIVAZIONE E ANSIA Preoccupazione, senso di responsabilità, eccitazione possono essere dimensioni emotive vissute durante l’esecuzione, ma anche il contesto esterno può proporre elementi distraenti, disturbanti, esaltanti, rassicuranti. La curva di AROUSAL (attivazione) di Yerkes e Dodson (1908) spiega come livelli moderati di attivazione siano utili per l’attività e più proficui nello svolgimento dei compiti (attenzione selettiva più efficace, max concentrazione e prontezza di risposta, mantenimento di max vigilanza dell’attenzione). ATTIVAZIONE E ANSIA IL MIGLIORAMENTO DELLA PERFORMANCE E’ DATO DALL’INCREMENTO DEL LIVELLO DI AROUSAL, CON AUMENTATA SELETTIVITA’ NEI PROCESSI DI ATTENZIONE, CON UNA PIU’ SPICCATA FOCALIZZAZIONE PER LE INFORMAZIONI PIU’ RILEVANTI, TRASCURANDO QUELLE MARGINALI. ATTIVAZIONE E ANSIA I cambiamenti dei livelli di ansia sono accompagnati da cambiamenti di attivazione. Principio della U rovesciata : aumentando il livello di attivazione, la prestazione migliora fino a un dato punto, poi peggiora (livello di AROUSAL troppo elevato). Cambia anche l’elaborazione dell’informazione, quando i livelli di attivazione aumentano. Un elevato livello di ansia può portare ad includere, all’interno dei processi di attenzione, informazioni non significative ai fini del compito. Ci sarebbe un sovraccarico nei processi relativi alla memoria di lavoro, con dubbi e incertezze che si acutizzano, arrivando ad uno stadio di deconcentrazione. ATTIVAZIONE E ANSIA Ogni individuo ha risposte differenti e personali agli stati ansiosi, esplicate in risposte fisiologiche, somatiche, comportamentali. Risposte fisiologiche, somatiche e autonome (mediate dal sistema nervoso vegetativo): palpitazioni, difficoltà a respirare, bocca secca, nausea, frequente minzione, vertigini, tensione muscolare, sudorazione, fastidi addominali, tremore, pelle fredda. ATTIVAZIONE E ANSIA Zona di “energia ottimale” (Martens-1988) per ottenere le migliori performance, portando ad un buon equilibrio psico-fisico : identificata tra la “zona di stress da ansia” e la “zona di noia”; in questo spazio avverrebbe la condizione di FLOW, con controllo dell’energia psichica e riflessi sulla consapevolezza e sul piacere percepito dell’esperienza (Csikszentmihalyi-1990). Questo flow non ha solo dimensione individuale, ma può coinvolgere una squadra. SISTEMA DI RISPOSTA SCELTA DELLA RISPOSTA : strettamente correlata con le capacità di scegliere indizi pertinenti nell’ambiente, di filtrare dalla memoria a lungo termine il minor numero possibile di risposte utili tra le quali scegliere le strategie più economiche (processi di ricerca automatizzati). Importante soprattutto negli open skills, dove la strategia e l’esperienza sono fondamentali : la metà del tempo di reazione complessivo è deputato alla scelta della risposta, e il risparmio temporale è importante ai fini dell’efficacia della scelta. PROGRAMMAZIONE ED ESECUZIONE DELLA RISPOSTA : una volta operata la decisione, sensibile a variazioni di complessità, si affronta la fase di preparazione e costruzione. Importanti ai fini dei costi e tempi impiegati i requisiti di precisione e i vincoli temporali. Per quanto riguarda il tempo di esecuzione, si hanno risposte motorie brevi, nell’ordine di 200-300 mms (OPEN SKILLS, con programmazione completamente specificata prima dell’esecuzione, e correzione operata successivamente – controllo in circuito aperto), e risposte motorie lunghe (CLOSED SKILLS, con programma soggetto ad aggiustamenti attraverso feedback – controllo in circuito chiuso). Nelle open l’attenzione critica richiesta nella fase di esecuzione della risposta aumenta perché è necessario tenere conto delle condizioni ambientali sempre in cambiamento; nelle closed si ricerca soprattutto una esecuzione standardizzata, poco soggetta al controllo attenzionale nella fase esecutiva. PROCESSI MENTALI I meccanismi che determinano una risposta motoria dipendono largamente da come viene utilizzata l’informazione, dalla sua percezione, dall’interazione con gli INPUT AMBIENTALI – OPEN SLILLS, o con MODELLI INTERIORIZZATI – CLOSED SKILLS. Logicamente non tutta l’informazione esterna o interna può essere controllata istante per istante, l’attenzione è rivolta ad una piccola parte degli stimoli presenti, e la risposta è frutto di una analisi comunque limitata della situazione. CIRCUITO CHIUSO Azione determinata da ESECUTORE (IDENTIFICAZIONE DELLO STIMOLO-SELEZIONE DELLA RISPOSTA-PROGRAMMAZIONE DELLA RISPOSTA), messa in atto da EFFETTORE (PROGRAMMA MOTORIO-MIDOLLO SPINALEMUSCOLI), inviata al COMPARATORE sotto forma di FEEDBACK (informazione retroattiva che dà l’informazione necessaria per mantenere lo stato desiderato). Nelle azioni molto rigide, in attività motorie continue, di lunga durata (movimenti lunghi che superano i 250 mms). Svantaggio : controllo molto lento, soprattutto nella programmazione della risposta. Con azioni molto rapide, devono essere già pianificati movimenti molto rapidi. CIRCUITO APERTO Solo INPUT-ESECUTORE-EFFETTORE-OUTPUT. No feedback, no comparatore. L’azione non è passibile di aggiustamento durante la sua esecuzione. Efficace fintanto che le circostanze nelle quali si svolge l’azione rimangono invariate, ma inflessibile rispetto a cambiamenti inaspettati, in ambienti stabili e prevedibili, con scarsa necessità di modificare i programmi. Istruzioni date in anticipo, cosicchè il sistema mette in atto le istruzioni senza modificarle. Una volta avviata l’azione non è necessario apportare cambiamenti. Nei movimenti brevi, sotto i 200-250 mms. CIRCUITO APERTO Il programma motorio dell’OPEN LOOP definisce quali muscoli devono contrarsi, e la sequenza temporale, senza controllo cosciente diretto. Non è richiesta molta attenzione per la produzione del movimento. Con l’esperienza si riesce a controllare sequenze comportamentali lunghe; dopo l’apprendimento questi programmi sono immagazzinati nella MEMORIA A LUNGO TERMINE. Grazie al circuito aperto, intere sequenze sono messe in atto senza altre operazioni organizzative. Quanto più il programma è sofisticato (max esperienza e automatismi), tanto più ampia è la gamma di comportamenti che si è in grado di controllare. La programmazione della risposta è impegnata con minima frequenza, l’attenzione è resa disponibile per altre attività di ordine superiore (max in sport di situazione). FEEDFORWARD CONTROLLO DI PROAZIONE : controllo anticipatorio che si attua attraverso l’invio di informazioni che preparano gli effettori-muscoli all’arrivo di un futuro programma di azione, e presentano il sistema sensoriale ad aspettare determinati segnali di ritorno. RIFLESSI Reazione a stimoli, stereotipati, involontari, veloci. REAZIONE M 1 : riflesso da stiramento monosinaptico, veloce e di breve tragitto, tra 30 e 50 mmsec dopo aggiunta del carico, dato da stiramento dei fusi neuromuscolari. Inconscia, in oscillazioni posturali o forze esterne inaspettate. REAZIONE M 2 : dopo 50/80 mmsec da carico, conscia ma non volontaria; riflesso da stiramento funzionale, da attivazione dei fusi, ma oltre il midollo, fino al S.N.C., con elaborazione. Max latenza per il lungo tragitto. Più flessibile della M 1, modificabile volontariamente attraverso l’informazione sensitiva. Non è volontaria perché richiederebbe 150/200 mmsec.(es. riflesso patellare) M1 e M 2 hanno picchi di attività elettromiografica. RIFLESSI REAZIONE INDOTTA : latenza di 80/120 mmsec, per i muscoli lontani dalla zona stimolata e sensibile allo stimolo-risposta. No volontaria. REAZIONE M 3 : volontaria, con aumento inaspettato di carico, compresa tra 120 e 180 mmsec, flessibile, modificabile da istruzioni o anticipazione RIFLESSI Flessibilità e velocità di reazione sono inversamente proporzionali; con breve latenza la reazione è rigida e inflessibile. M 3 è max sensibile all’ambiente, ma lenta. M 1 è insensibile all’ambiente, ha max velocità. Indotta e M 2 ricadono tra questi due. Man mano aumenta il tempo di latenza, intervengono tutti i circuiti feedback : TEMPO DI MOVIMENTO. TEMPO DI REAZIONE TR : intervallo di tempo tra stimolo inaspettato improvviso e la reazione ad esso. Aumenta con la complessità del movimento, con l’aggiunta di altri elementi, con la coordinazione di un max numero di arti, con la durata del movimento. Quando l’azione è più complessa, è richiesto più tempo per organizzare il sistema; questa organizzazione anticipata è attuata nello stadio della PROGRAMMAZIONE DELLA RISPOSTA (automatismo). AUTOMATISMO : elaborazione in parallelo dell’informazione senza interferenza o competizione dell’attenzione; più efficace nel circuito chiuso in ambiente prevedibile. Con il circuito aperto si richiede più esperienza. ELABORAZIONE CONTROLLATA : lenta-con attenzione-serialevolontaria. ELABORAZIONE AUTOMATICA : veloce-senza attenzione-parallelainvolontaria. CIRCUITO CHIUSO / APERTO I movimenti lenti corrispondono al circuito chiuso, quelli veloci al circuito aperto, ma è una miscela complessa, con azioni contemporanee e intermittenti (sistemi di controllo “ibridi”). LEGGE DI FITTS : open e closed loops operano insieme nelle azioni veloci e precise.I movimenti lenti sono più precisi per max tempo per rilevare e correggere gli errori. Se gli errori sono troppo grandi, per ridurli si deve rallentare il movimento.I movimenti veloci sono soggetti al compromesso velocità/precisione; un aumento della velocità o una diminuzione del tempo di movimento diminuiscono la precisione spaziale. Gli errori sono causati da disturbi nel midollo e muscoli, che producono contrazioni muscolari leggermente devianti da quelle pianificate all’inizio. FEEDBACK L’informazione sensoriale relativa al movimento, derivante dal movimento produce il FEEDBACK. FEEDBACK INTRINSECO : esterocettori e propriocettori. FEEDBACK ESTRINSECO : dall’esterno. Si basa sulla CONOSCENZA DEI RISULTATI (raggiungimento degli obiettivi) CONOSCENZA DELLA PRESTAZIONE (informazione sull’esecuzione del movimento e sua qualità : feedback cinematico). 4 possibili funzioni : MOTIVAZIONE RINFORZO (+ / - / punizione) INFORMAZIONE DIPENDENZA FEEDBACK Il feedback estrinseco migliore è quello semplice, riferito ad una caratteristica per volta. FEEDBACK DESCRITTIVO : descrivere gli errori compiuti durante l’esecuzione del movimento. FEEDBACK PRESCRITTIVO : simile al descrittivo, in più suggerimento di qualcosa per correggere gli errori. FEEDBACK RIASSUNTIVO : dato dopo una serie di prove con informazione di ciascuna serie (meno frequente, ci si focalizza meglio sull’intrinseco).