Verona 13 DICembre 2013

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Influenza della forza di gravità su postura e movimento.

Aspetti fondamentali di cinetica e cinematica

VERONA 13 DICEMBRE 2013

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DOMINIO DELLE FORZE

INTERNE

DOMINIO DELLE FORZE

ESTERNEInterazione

Circuito Sensori M

otorio

Fattori Contestuali

Forza di gravità

Reaz

ione

st

atica

del

te

rreno

Inserzioni m

uscolari

Attiv

azio

ne

dei

siner

gist

i

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Accoppia

mento sensori-motorio

Sistema Nervoso

Modulazione dinamica

Generatore di gruppi neuronali

sottostanti

Dominio delle

interazioni ambientali

Perturbazioni

Azioni

La Biomeccanica è la scienza che studia le forze interne ed esterne che agiscono sul corpo e gli effetti da esse prodotti.

Cinematica: studia il movimento di un corpo descrivendo i vari tipi di moti,senza considerarei fenomeni che li provocano

Statica: si occupa dell’equilibrio dei corpi e delle forze che intervengono per mantenere tale stato

Dinamica: è quella parte della meccanica che studia il movimento, tenendo in considerazione le forze che lo producono.

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FORZAQualsiasi azione

che causa la modificazione nella posizione o altera la direzione e la velocità del movimento

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Momento articolareIl potenziale di

rotazione delle forze che agiscono su un’articolazione

Leggi della dinamica

Legge I – legge di inerzia di Galilei Ciascun corpo persevera nel suo stato di

quiete o di moto rettilineo uniforme, salvo che sia costretto a mutare quello stato da forze esterne

Leggi della dinamicaLegge II – Legge di Newtonl’accelerazione di un corpo è:

- direttamente proporzionale alla forza che agisce su di esso

- inversamente proporzionale alla sua massa

- si esprime nella stessa direzione della forza che agisce su di esso

Leggi delle dinamica

Legge III – Principio di azione e reazione

Ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria

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FORZE

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RECETTORI DELLA SENSIBILITÀ

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Meccanocettori Recettori tattili•di tipo raffinato •di tipo grossolano

RECETTORI ARTICOLARI

Terminazioni di Ruffini In connessione con le capsule articolari

Corpuscoli del PaciniNel connettivo periarticolare

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•I corpuscoli di Ruffini localizzati negli strati più profondi della cute, tra le papille dermiche e lo strato sottocutaneo, concentrati a livello delle articolazioni e in prossimità delle unghie•Sono implicati nella recezione dei segnali di stiramento della cute e piegamento delle unghie.•Sono particolarmente e sono caratterizzati da un lento adattamento e da campi recettivi di grosse dimensioni, quindi implicati nella percezione tattile grossolana.•In qualità di recettori articolari (meccanorecettori di stiramento) segnalano direzione e velocità di movimento nonchè la posizione dell'articolazione insieme ai meccanorecettori a rapido adattamento, sensibili all'accelerazione. Insieme ai recettori interstiziali inibiscono l'attività del sistema nervoso simpatico aumentando il tono vagale (sistema nervoso parasimpatico)

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•I corpuscoli di Pacini sono recettori sensoriali responsabili del rilevamento di stimoli vibratori e pressori.•Sono localizzati nella porzione più profonda della cute, hanno dimensioni maggiori degli altri recettori.•Sono i più sensibili tra i recettori tattili, in grado di rilevare una pressione della cute nell'ordine di un micron alla frequenza compresa tra i 250 e i 300 Hz.•Rispondono ad una stimolazione proporzionale non all'intensità ma alla frequenza dello stimolo; l'intensità o ampiezza dello stimolo dipende dal numero di recettori attivati).

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I fusi neuromuscolari sono recettori di stiramento localizzati all'interno della muscolatura striata-volontaria; con la loro attività sono in grado di captare lo stato di allungamento dei muscoli e di inviare le informazioni raccolte al midollo spinale e all'encefalo. L'attività dei fusi neuromuscolari è quindi importantissima sia per prevenire infortuni legati ad un eccessivo allungamento, sia per mantenere il normale tono muscolare, sia per eseguire movimenti fluidi in maniera armonica e controllata.

Fusi Neuromuscolari

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Fusi Neuromuscolari– Maggiormente presenti nei mm. estensori e mm. implicati in movimento fine– Localizzati IN PARALLELO tra le fibre muscolari– Controllo dei cambiamenti di lunghezza e della loro velocità.

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AFFERENZETerminazioni primarieAnulospiraliRisposta dinamica, generata soprattutto dalle fibre a sacchetto nucleare.

Informazione sulla velocità di cambiamento della lunghezza muscolare

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AFFERENZETerminazioni secondarieA fiorameRisposta statica, generata dalle fibre a catena nucleare

Informazione sulla lunghezza muscolare

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EFFERENZEMotoneuroni gamma25-30% fibre nelle radici ventraliLa loro eccitazione incrementa la tensione del fuso neuromuscolare e questo aumenta la sensibilità allo stiramento muscolare globale.

Frequenza di scarica regolata da attività discendenti, che regolano la soglia dei riflessi da stiramento e di conseguenza del tono posturale

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RECETTORI TONICI E FASICI• Un allungamento al fuso produce una scarica di potenziali d’azione che insorgono dall’encoder delle terminazioni primarie e secondarie. Queste terminazioni sono infatti canali ionici meccano- dipendenti.•Dapprima si ha una scarica di potenziali ad alta frequenza che dura circa 1 sec: SCARICA FASICA.Questa si continua con una TONICA, finché dura l’allungamento

COMPONENTE FASICA

COMPONENTE TONICA

TERMINAZIONI PRIMARIE

TERMINAZIONI SECONDARIE

Informazioni sulla velocità di allungamento

Informazioni sull’entità di allungamento

…CHE NON SI ADATTANO MAI ALLO STIMOLO

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RIFLESSO MIOTATICOMonosinaptico: molto rapido

Consente di: •Contrarre i muscoli se stirati troppo (riflesso da stiramento)•Correggere errori durante l’esecuzione del movimento•Mantenere il tono adeguato (reclutamento con cui si oppongono allo stiramento)•Opporsi alla forza di gravità (mantenere la postura)

TENDE AD ANNULLARE

VARIAZIONI DI LUNGHEZZA DEL

MUSCOLO DETERMINATE DA

VARIAZIONI DI CARICO

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RIFLESSO MIOTATICOCaratteristiche:•Di tipo riflesso: propriocettivo•Origine: fusi neuromuscolari•Evocato da: stiramento del muscolo•Risposta riflessa:

1. Contrazione dei muscoli omonimi e sinergici

2. Rilassamento dei muscoli antagonisti

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ORGANI TENDINEI DEL GOLGI

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ORGANI TENDINEI DEL GOLGI•Giunzione tra muscolo e tendine, in SERIE con le fibre muscolari, circa 20 per ogni organo del G., di unità motorie diverse•Strutture cilindriche, capsula connettivale allungata, 1 x 0,1 mm.•Numerose ramificazioni terminali di fibra amielinica Ib o Aβ, tra fibre collagene ondulate•Controllano l’intensità della contrazione.

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Gli organi tendinei del Golgi sono attivati dall’aumento di tensione del tendine

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ORGANI TENDINEI DEL GOLGIImpedisce l’eccessiva tensione muscolare

•Regolazione riflessa del tono•Corretta esecuzione dei movimenti e programmazione della forza di contrazione da parte dei centri motori

Segnala ai centri superiori la tensione media sviluppata da un selezionato gruppo di unità motorie. La frequenza di scarica

aumenta con il progressivo aumento del reclutamento delle unità motorie.

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COATTIVAZIONE ALFA – GAMMA Il motoneurone α innesca il movimento Motoneurone

γ pre-stira il fuso

Contrazione del muscolo INFERIORE rispetto al carico (resistenza)Muscolo passivamente stirato + stiramento attivo -> Circuito fuso-motoneurone α -> EQUILIBRIOContrazione del muscolo SUPERIORE rispetto al carico (resistenza)Attivazione dell’organi muscolotendineo del Golgi -> rilassamento poi...Muscolo passivamente stirato+ stiramento attivo -> contrazione finalizzata al movimento

FLUIDITA’, PRECISIONE E GRADUALITA’ DEL MOVIMENTO

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COATTIVAZIONE ALFA – GAMMA

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PERCEZIONE DEL RISULTATO DEL MOVIMENTO

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Durante l’esecuzione di un qualsiasi movimento, è fondamentale avere informazioni sullo stato del muscolo:•LUNGHEZZA DELLE FIBRE MUSCOLARI •TENSIONE (FORZA) SVILUPPATA

La capacità di acquisire informazioni che riguardano lo stato dei muscoli e quindi su come il nostro corpo è posto e si muove nello spazio è detta PROPRIOCEZIONE

Alcuni riflessi consentono di controllare continuamente la lunghezza o la tensione:•RIFLESSO MIOTATICO•RIFLESSO MIOTATICO INVERSO

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Due recettori principali per propriocezione:

• FUSO NEUROMUSCOLARELUNGHEZZA MUSCOLORIFLESSO MIOTATICO⏎

• ORGANO TENDINEO DEL GOLGI TENSIONE RIFLESSO MIOTATICO INVERSO⏎

41Geometria della postura corporea in posizione eretta

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Nel corpo umano, con una forma molto irregolare e con una massa distribuita in modo asimmetrico, il baricentro è assai difficile da stabilire. CONVENZIONALMENTE viene collocato a livello del nucleo polposo fra D9 e D10 – SINFISI PUBICA (a c.a il 53 - 55% dell’altezza totale dell’individuo).

Se dalla POSTURA ERETTA se si prolunga una linea verticale, dal centro di gravità fino alla base di appoggio, essa si va a cadere nel mezzo della base di appoggio, che è definita da un POLIGONO (di forma quasi trapezoidale), costituito dal profilo laterale dei piedi e dalle due linee immaginarie che uniscono rispettivamente la parte anteriore e quella posteriore dei piedi).

BARICENTRO o CENTRO DI GRAVITA’ di UN CORPO

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LINEA GRAVITARIA

BARICENTROSinfisi pubicaD9 – D10

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BARICENTRO

LINEA GRAVITARIA: risultante delle diverse forze che operano per mantenere il corpo in equilibrio. NON E’ UNA LINEA IMMOBILE!

Per avere uno stato di equilibrio è necessario che la forza o la risultante delle forze applicate al corpo cadano all’interno del poligono di appoggio.

BARICENTRO

Lo spostamento del c.o.m. avviene NEL CORPO in funzione dello spostamento di ogni singolo segmento, sulla direzione risultante della massa spostata __________________Lo spostamento del c.o.m. NELLO SPAZIO è la misura assoluta rispetto ai piani di riferimento alto/bassoavanti/dietro destra/sinistra

Nello spazio si sposta in basso - in avanti - verso sinistra

Nel corpo si sposta in alto - in avanti - verso sinistra

CATENA CINETICA APERTA - CHIUSA – SEMICHIUSA

Per stabilire il tipo di catena cinetica in esame è necessario definire:

1 Gli estremi2 I segmenti che la compongono3 Il/i piani sui quali avviene il movimento

La catena è aperta quando almeno uno degli estremi è libero di muoversi

Piede dx gamba dx coscia dx bacino coscia sn gamba sn piede sn

Piede dx gamba dx coscia dx bacino tronco arto sup dx

Piede dx gamba dx coscia dx bacino tronco testa

Piede dx gamba dx coscia dx bacino tronco arto sup sn

CATENA CINETICA CHIUSA

La catena è chiusa solo quando i due estremi sono vincolati e fermi nello spazio e tra di loro, -eventualità rara- (es. spostamento laterale del bacino in appoggio bipodalico)

Semplificando il problema in termini bidimensionali "la variazione di un angolo sul piano in esame determina la variazione degli altri senza modificazioni della loro somma totale

CATENA CINETICA CHIUSA

100°

100°

80°80°

=

90° 110°

70°90°

360° 360°

CATENA CINETICA SEMICHIUSA

E’ chiusa in parte quando i due estremi sono obbligati in un percorso fisso per esempio la Leg Press o la bicicletta.

E’ ancora chiusa in parte quando uno degli estremi non è obbligato in un percorso fisso ma ha dei vincoli funzionali, come il mantenimento dell'equilibrio o una richiesta specifica

CATENA CINETICA SEMICHIUSA (esempio SQUAT) La catena è: dita, piede, gamba, coscia, bacino e tronco, sul piano sagittale

CATENA CINETICA SEMICHIUSA (esempio SQUAT con il mantenimento del tronco verticale)

POSTURA

STABILITA’ CINEMATICA DELLA POSIZIONE Dipende dal rapporto tra le dimensioni e la forma della base d’appoggio e l’altezza e la posizione del baricentro

L’altezza e la posizione del BARICENTRO dipende dalla posizione assoluta dei segmenti e dal rapporto relativo tra segmenti adiacenti

Qualsiasi sequenza di rapporti articolari mantenuta nel tempo

POSTURAQualsiasi sequenza di rapporti articolari mantenuta nel tempo

STABILITA’ DINAMICA DELLA POSIZIONE• MOMENTI DELLA GRAVITA’ ALLE ARTICOLAZIONI•FORZE MUSCOLARI RICHIESTE•TENSIONI DI PARTI MOLLI NON MUSCOLARI•DISTRIBUZIONE DELLE PRESSIONI SULL’APPOGGIO E SULLE ARTICOLAZIONI

POSTURAQualsiasi sequenza di rapporti articolari mantenuta nel tempo

OBIETTIVO MINIMA SOLLECITAZIONE DELLE STRUTTURE

MASSIMARIDUZIONE

UTILIZZO DEI MUSCOLI CONCENTRAZIONE DELLE PRESSIONITRAZIONI SULLE PARTI MOLLI

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