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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
• 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
• Riflesso condizionato• Forze passive• Stabilita’ del movimento• Controllo centrale• Unita’ di attivazione• Studio movimenti isolati
• 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-azioni-ambiente
• 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 La destrezza e’ possibile perche’ sono “infinite” le possibilita’ di movimento!“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 non-
movimento
• Bimbi: stato fetale
• Pesci
• Spina dorsale
• Movimenti involontari
Livello B: sinergie articolo-muscolari• Regola grandi gruppi
muscolari in sinergia
• Forte relazione fra i muscoli e i suoi recettori
• Incapacità indipendente di reagire
• Decisioni veloci
• Bimbi: riflessi + movimenti estremità
• Rettili
• 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 percettivo-motorio
• 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 percettivo-motorie da poter usare come sistemi correttivi
• I sistemi correttivi a qualsiasi livello non sono mai rigidi a causa della loro non-indipendenza 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
Azione come proprietà emergente
vincoli
corporei
ambientali percettivi
Percezione-Azione Movimento
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
• 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 mm
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
• (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
– 11 2
2
2
L
T
LT
Lgl
v2
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