Lezioni 5-6

Nicoletti Cap. 6

Controllo Motorio a Circuito Chiuso

Che cosa si intende per controllo motorio?

• La fluida e corretta temporizzazione dell’attivazione di sinergie percettivo-muscolari– sequenza di attivazioni (intensita’ frequenza)– ruolo attivazione inibizione– muscoli agonisti antagonisti

sinergie percettivo-muscolari

Controllo periferico o centrale?

• Modello a circuito chiuso– controllo basato prevalentemente da fattori

periferici

• Modello a circuito aperto– controllo centrale che non necessita

prioritariamente delle informazioni che provengono dalla periferia

Su che cosa si basano:

• Teoria del controllo periferico – si basa sulle info che dalla periferia vengono inviate al

centro e aggiornano il sistema sull’andamento della esecuzione del movimento ( Mott & Sherrington 1895) feedback propriocettivo

• Teoria del controllo centrale– sostiene che il feedback periferico e’ poco influente e

comunque non deve specificare tutte le info necessarie all’esecuzione del movimento Lashley (1917) e von Holz (1915), oscillatori

Controllo a circuito chiuso

• Feedback= nutrimento di ritorno– e’ in grado di rilevare gli errori a livello distale

e di mandare il messaggio a livello centrale per le eventuali correzioni

• Il circuito quindi consta di alcuni passaggi:– comando centrale --> rilevazione dell’errore

alla periferia -->feedback di trasporto dell’informazione aggiustamento a livello centrale --> nuovo comando centrale…

– da qui il circuito chiuso

Esempi di CC• Artificiale: sistema di riscaldamento

– parte che definisce lo scopo (temperatura desiderata) che da inizio all’esecuzione

– parte che e’ in grado di rilevare la temperatura esterna (la temperatura attuale)

– parte che confronta la temperatura desiderata con quella attuale (la differenza fra le due definisce l’errore)

– parte che corregge l’errore ed esegue il comando di aggiustamento (parte esecutiva)

…continua

• Quando fra le due temperature non ci sara’ nessuna differenza (errore 0), la parte esecutiva mandera’ il segnale di spegnere (interrompere la prestazione)

• le funzioni principali:– sensori per la parte periferica – parte centrale per il confronto– parte esecutiva per la correzione

• Questo e’ un circuito chiuso

Esempi CC• Biologico: il movimento umano

– Comando centrale dal cervello ai muscoli– recettori distali (Fusi, Golgi) definisce lo stato

del movimento ad un t1

– elaboratore centrale confronta lo stato attuale con lo stato desiderato

– nuovo comando centrale

• Recettori: propriocettori esterocettori

Funzione dei recettori

• Ci danno la consapevolezza della:– posizione delle parti del corpo rispetto ad uno

spazio esterno– posizione delle parti del corpo rispetto a se’

stesse– posizione del nostro corpo rispetto agli altri

(esempio della mangusta)

Esempi di recettori in azione… “ingannati”

• Propriocettori:

• Vibrazioni su organi muscolari e tendinei– posizione nello spazio viene sfalsato

• Esterocettori:

• Treno che parte vicino a noi– la vista ha un ruolo predominante

Lato debole del CC• Sensori hanno un problema di latenze che

sono dipendenti dalla soglia fisiologica

• queste latenze a volte sono troppo lunghe– circuito visivo

• per molti movimenti dove la correzione veloce e’ indispensabile il CC non funziona– esempio automobile

• ma… Fuchs 1969, latenza stiramento muscolo e risposta cervelletto solo 4 ms

CC e postura• Recettori coinvolti (feedback):

– strutture orecchio interno (impulsi galvanici) sensibili alla deviazione del corpo rispetto all’asse verticale e oscillazioni della testa

– propriocettori situati nei muscoli e tendini sensibili all’allungamento (variazioni degli angoli di apertura delle articolazioni)

– posizione degli oggetti nello spazio e posizione del corpo rispetto ad essi

• Quale di questi e’ dominante? – Parete mobile (Lee 1980) vedi anche bambini

Feedback volontari o non?

• Quali di questi feedback sono volontari e quali non?

• Feedback cinestesici propriocettivi:– Dewhurst 1967, mantenimento della postura del

braccio e aggiunta di un peso: prima attivazione muscolare dopo 30 ms controllo della vista 150 ms

– Feldman esperimento sulla rana spinalizzata– Ipotesi del punto di equilibrio – Collins De Luca loop chiuso e aperto

… continua• Feedback esterocettivi

– Il gattino ed il burrone– I neonati e le aperture – La parete mobile di Lee– La prensione di oggetti

• Movimenti molto complessi sono risolvibili a livello della spina dorsale

• Esistono pattern di movimenti gia’ strutturati che non hanno bisogno di un aggiustamento continuo

• Conscenza a-priori delle dimensioni esterne che definiscono a-priori una azione

Controllo a CC debolezze• I movimenti possono essere molto veloci :

– non c’e’ il tempo per controllarli centralmente– movimenti anche molto complessi sono

controllati a livello del rachide

• I movimenti sono soggetti a vincoli fisici:– schemi di movimento predefiniti

• I movimenti non possono essere controllati da un CC istante per istante– troppo complicato!

• Animali e neonati mostrano gia’ movimenti “appresi” complessi

CC ed apprendimento motorio

• Feedback generale come la conoscenza del risultato KR

• Viene testato l’apprendimento motorio a partire da cio’ che possiamo sapere della nostra performance

• Viene quindi testato il Controllo a CC anche su feedback molto generali

Quanta KR e’ necessaria?• Definire la quantita’ di informazione che deve

essere processata – Piu’ scelte devono essere fatte piu’ aumenta il tempo di

reazione del movimento– Movimenti piu’ complessi piu’ KR?

• Definire l’effetto della somministrazione della KR– quando l’apprendimento riguarda un movimento nuovo – quando riguarda un movimento gia’ imparato (Newell,

1985)

Feedback: KR

• KR esperimento Trowbridge Cason (1932)– KR : casuale, assente, qualitativo quantitativo

• KR (Newell, 1974)– importante all’inizio dell’apprendimento– rilasciata con una certa quantita’ – effetti di ritenzione (memoria)

KR: dove è utile e dove no?

• KR deve essere relativo al compito motorio

• KR deve essere preciso

• KR se non e’ rilevante e’ negativo

• KR deve essere applicato con una certa quantita’

Problemi della KR

• La KR funziona prevalentemente per movimenti molto semplici (1DoF, puntamento e/o raggiungimento di un bersaglio)

• Aumentando la KR dopo un certo livello di apprendimento non aumenta la performance (vedi Schmidt, 1989).

Apprendimenti motori e condizioni di pratica diversificata• Eseguire l stesso movimento ma in

condizioni di pratica diverse migliora l’apprendimento ed il suo mantenimento

• (Shea, Morgan 1979), presa di una palla da baseball in due condizioni: – 1 ostacolo,– molti ostacoli

Lancio di pesi (Carson & Wiegan, 1979)

• Definiscono la modalita’ diversificata di apprendimenti motorii

• Bambini 2 gruppi – Gruppo A: lancio di un peso– Gruppo B: lancio di diversi pesi

• Performance: lancio di un peso nuovo:– migliore gruppo B

Perche’ una pratica piu’ variegata funziona meglio?

• Se la KR come conoscenza dichiarata non funziona (declarative knowledge)

• KP come conoscenza di procedura (procedural knowledge) funziona meglio

• differenza fra sapere che cosa e sapere come

KR e KP

• Wrisberg & Schmith (1975)– apprendimento motorio in assenza di KR:

ritrovare la posizione di un arto nello spazio– qui avviene una conoscenza del risultato a

livello propriocettivo

• KP conoscenza procedurale– Newell et al. (1983)

KP: Conoscenza Procedurale

• L’informazione, per movimenti a molti gradi di libertà, deve essere specifica sulla modalita’ di esecuzione del compito motorio

Lancio della palla (Kernodle, Carlton,1992):

– 4 tipi di informazione: KR, KP, KP+A, KP+E

Esperimento• 48 soggetti (10-40 anni)• Lancio di una palla (30g) il + distante

possibile lungo una linea, mano non dominante

• Videocamera 4 sett. 12 sess. 12 prove (tot 600)

• KR Distanza misura• KP Videotape del movimento• KP+A Focalizzare dove (video)• KP+E Cosa cambiare (video)

KP+A, KP+E• KP+A “focalizza”:

– Diverse Posture, – Diverse parti dell’arto superiore – Diverse fasi del movimento

• KP+E “cambia”:– Diversi allineamenti corporei,

• rotazioni, posizione iniziale, ritarda e/o anticipa parti del movimento

Risultati

• Migliori

• KP+A (focalizzare)

• KP+E (cosa correggere)

KP: Simulatore per lo sci• Cinque condizioni:

– veloce, lento, preferito, incrementato, controllo

• Tre Variabili osservate– Ampiezza, frequenza, armonia

• Risultati in ordine di performance:• Frequenza preferita• Controllo• Frequenza incrementata• Alta frequenza• Bassa frequenza

Apprendimento • L’apprendimento per “scoperta autonoma”

(Controllo) risulta essere migliore di almeno tre tipi di KP

• Il tempo preferito è il migliore in assoluto il che ci porta a tener conto dei “vincoli” dati dai parametri corporei

• Si apre l’ipotesi della costruzione dei movimenti appresi come ricerca individuale per l’apprendimento motorio fra vincoli e gradi di liberta’

Apprendimento per scoperta autonoma, nuovo paradigma?

• Infanti: ricerca ricorrente del pattern motorio efficace (l’azione di calciare, Thelen, 1992)

• Il movimento si auto-organizza• Il compito motorio legato alla percezione del

risultato e non solo la conoscenza del risultato• La frequenza “preferita” e l’ampiezza del

movimento legati alle dimensioni corporee