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 “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

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 Salire scendere le scale Prensione 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 Analisi del movimento: 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: Energia potenziale: 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 

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