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