lezione controllo closed loop teorie di Adams e Schmidt

TEORIA E METODOLOGIA
DEL MOVIMENTO UMANO
Lezione
Controllo dei movimenti e
Apprendimento Motorio
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La teoria di Adams
• Fra le molte teorie quella di Adams
rappresenta un punto di riferimento.
• Getta le basi per la teoria dello schema di
Schmidt
• Ha permesso molte verifiche sperimentali
grazie alla sua impostazione rigorosa
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La teoria di Adams
• Modello teorico closed loop
• un sistema closed loop ha come elemento
fondamentale il feedback prodotto dalla
risposta che permette la rilevazione e
correzione dell’errore nell’esecuzione
• Nelle teorie closed loop l’apprendimento
motorio è dovuto all’acquisizione e
all’incremento della capacità di rilevare e
correggere l’errore (Adams 1987)
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La teoria di Adams
• Punto centrale della teoria è
l’esistenza di due separati stati di
memoria chiamati traccia
mnestica (memory trace) e traccia
percettiva (perceptual trace)
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La teoria di Adams
• Traccia mnestica:
–Programma motorio modesto
responsabile dell’inizio dei
movimenti, di cui sceglie direzione
iniziale e determina le prime
porzioni
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La teoria di Adams
• Traccia mnestica:
–Inizia il movimento e ne sceglie i
parametri fino a quando i primi
feedback non raggiungono il
sistema nervoso centrale che
assieme alla traccia percettiva si
sostituisce alla regolazione
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La teoria di Adams
• Il secondo stato di memoria è la
Traccia percettiva:
– È considerato il meccanismo per
valutare la correttezza della risposta
avviata dalla traccia mnestica.
– Questo meccanismo di rilevazione e
correzione dell’errore rappresenta la
“chiusura” del circuito closed loop
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La teoria di Adams
• La Traccia percettiva:
– Rappresenta il valore atteso (riferimento) con
cui viene confrontato il movimento realizzato
attraverso i processi di feedback
– Questo valore di riferimento rappresenta le
conseguenze sensoriali memorizzate e attese
del movimento voluto ed è composto dalla
memoria dei feedback esterocettivi e
propriocettivi di precedenti movimenti
– È quindi una rappresentazione sensoriale
del movimento desiderato
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La teoria di Adams
• La Traccia percettiva:
–È quindi una rappresentazione
sensoriale del movimento
desiderato
–È un’immagine motoria che
rappresenta il modello interno di
una buona prestazione
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10
La teoria di Adams
• Secondo Adams ci sono 3 motivazioni per
distinguere la traccia mnestica dalla traccia
percettiva:
1. Attivazione della risposta e valutazione dell’errore
devono necessariamente utilizzare meccanismi
indipendenti altrimenti il valore reale e quello atteso
coinciderebbero
2. La traccia percettiva necessita di feedback che è
disponibile solo a risposta iniziata. Deve esserci un
altro meccanismo per iniziare l’azione ossia la traccia
mnestica
3. L’inizio del movimento è dato dalla rievocazione
motoria ed è basato sulla traccia mnestica; la
valutazione della correttezza del movimento si fonda
sul riconoscimento della risposta, questo è compito
della traccia percettiva in base ai dati forniti dal
11
feedback
TEORIA DELLO SCHEMA
Schmidt 1975
La teoria di Adams permise
molte verifiche sperimentali e
gettò le basi per la teoria di
Schmidt
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TEORIA DELLO SCHEMA
Schmidt 1975
I limiti principali riscontrati sono 3:
1. La teoria si riferisce solo a movimenti
semplici e lenti
2. Non sembra esserci un modo logico per
spiegare come le persone possano
eseguire un movimento nuovo, mai
sperimentato prima
3. L’errore prodotto durante l’esecuzione
viene considerato dannoso per
l’apprendimento, in quanto il feedback è
diverso da quello associato alla risposta
corretta e pertanto porterebbe ad uno 13
scadimento della traccia percettiva
TEORIA DELLO SCHEMA Schmidt
un modo di concettualizzare
l’utilizzazione delle informazioni
sensoriali e sensitive per
controllare i movimenti consiste
nel confrontare come
funzionino questi sistemi di
controllo nei normali sistemi
fisici.
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Es. climatizzazione
funzione: mantenere la temperatura desiderata.
i meccanismi necessari sono:
comparatore, esecutore, effettore.
Comparatore: in questo caso il termostato,
rileva la differenza fra la temperatura desiderata
e quella esistente. se questa differenza è uguale
a zero rimane inattivo altrimenti invia un segnale
all’esecutore
Esecutore: in questo caso centralina di
comando della caldaia che dà il comando
all’effettore
Effettore: la caldaia che è la responsabile
dell’azione di innalzamento della temperatura
15
Es. climatizzazione
Questo tipo di sistema è detto a
circuito chiuso (closed loop)
perché il suo output (la sua
azione) viene determinata
dall’esecutore, messa in atto
dall’effettore e quindi rinviata al
comparatore in forma di
informazione sensoriale cioè di
feedback.
16
input
Errore
controllo
closed
loop
esecutore
stato
desiderato
comparatore
effettore
Stato attuale
Feedback
output
17
input
E
s
e
c
u
t
o
r
e
E
f
f
e
t
t
o
r
e
Errore
Modello
concettuale
Identificazione
dello stimolo
Programmazion
esecutore
e della risposta
Selezione della
risposta
stato desiderato
comparatore
Programma
motorio
Midollo
spinale
effettore
Feedback propriocettivi
Stato
attuale
muscoli
output
Feedback esterocettivi
18
Limiti del controllo a circuito chiuso
Lento
19
Modulazione riflessa delle
attività motorie
Fino a questo momento abbiamo
considerato solo il processo di
controllo a circuito chiuso che prevede
gli adattamenti dell’azione sotto il
controllo cosciente sulla base
dell’informazione sensitiva-sensoriale.
Tuttavia esistono altri sistemi di
controllo di cui non siamo consapevoli
20
Modulazione riflessa delle
attività motorie
Questi aggiustamenti sono definiti
riflessi.
Caratteristiche:
1.Stereotipati
2.Involontari
3.Rapidi (generalmente)
21
Modulazione riflessa delle
attività motorie
Esperimento del libro.
L’analisi elettromiografica dà questi
risultati:
1) Reazione M1 con ritardo di 30- 50 ms
2) Reazione M2 con ritardo di 50 – 80 ms
3) Reazione indotta con ritardo da 120.
180 ms
4) Reazione M3 connessa con il tempo di
reazione
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Modulazione riflessa delle
attività motorie
Reazione M1
Riflesso da stiramento monosinaptico.
Viene innescato dallo stiramento dei
fusi neuromuscolari quando viene
aggiunto inaspettatamente un carico.
E’ di relativamente bassa intensità, si
esaurisce molto rapidamente, non
segue la legge di Hick.
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Modulazione riflessa delle
attività motorie
Reazione M2
Detta anche Riflesso da stiramento
funzionale (polisinaptico). E’ di
maggior intensità rispetto alla
precedente e dura più a lungo. Anche
questa è provocata dai fusi
neuromuscolari, tuttavia gli impulsi
procedono oltre il midollo spinale
verso i centri superiori del cervello
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Modulazione riflessa delle
attività motorie
Reazione M2
Come la reazione M1 non segue la legge
di Hick ma è più flessibile.
Ad esempio risente delle istruzioni. Se lo
sperimentatore dell’esperimento del libro
avesse detto di “lasciar andare” il peso, la
reazione M1 avrebbe comunque avuto
luogo mentre la M2 no!
In qualche modo è una reazione a sé,
troppo veloce per essere volontaria ma
influenzabile dalla volontà
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Modulazione riflessa delle
attività motorie
Reazione Indotta
E’ un po’ troppo veloce per essere
volontaria. Può interessare
muscolatura lontana dalla zona
stimolata ed è sensibile al numero
di alternative stimolo-risposta.
Probabilmente può essere
appresa e automatizzata
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Modulazione riflessa delle
attività motorie
Reazione M3
E’ la reazione volontaria connessa
al tempo di reazione.
Naturalmente è la più flessibile di
tutte potendo tener conto di tutte
le afferenze sensoriali e sensitive.
Segue la legge di Hick
27
Le risposte riflesse
nel modello
concettuale
28
input
Errore
esecutore
stato desiderato
M3
E
f
f
e
t
t
o
r
e
comparatore
Programma
motorio
M2
effettore
Midollo
spinale
M1
muscoli
Feedback
propriocettivi
Stato
attuale
Feedback esterocettivi
output
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Il ruolo di due sistemi visivi sul
controllo motorio
La vista tende a dominare sugli altri
sistemi sensoriali.
Gli studi hanno dimostrato l’esistenza
di due sistemi visivi,
sostanzialmente separati:
1. La visione focale, specializzata
nell’identificazione degli oggetti
2. La visione ambientale,
specializzata nel controllo dei
movimenti
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Il ruolo di due sistemi visivi sul
controllo motorio
Visione focale
Sistema visivo usato per identificare
gli oggetti al centro del campo visivo;
è di tipo cosciente, è influenzata da
movimenti di oggetti circostanti e
ridotta in condizioni di scarsa
luminosità.
La sua funzione è rispondere alla
domanda: “che cos’è?”
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Il ruolo di due sistemi visivi sul
controllo motorio
Visione ambientale
Sistema visivo usato per rilevare
l’orientamento del proprio corpo nello
spazio circostante; è di tipo inconscio,
rileva informazioni dall’intero campo
visivo e viene utilizzata per il controllo
del movimento.
La sua funzione è rispondere alla
domanda: “dov’è?”, oppure “dove
sono io rispetto ad un oggetto?”
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Il ruolo di due sistemi visivi sul
controllo motorio
Visione focale e controllo motorio
Nonostante la sua funzione principale
sia il riconoscimento degli oggetti
anche la visione focale partecipa al
controllo dei movimenti.
La v. focale è cosciente, passa quindi
attraverso i 3 livelli di elaborazione
dell’informazione.
33
Il ruolo di due sistemi visivi sul
controllo motorio
Visione ambientale e controllo
motorio
Gli ultimi lavori dei ricercatori
hanno portato al concetto di
FLUSSO OTTICO.
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Il ruolo di due sistemi visivi sul
controllo motorio
Visione ambientale e controllo
motorio IL FLUSSO OTTICO.
Ogni oggetto nell’ambiente genera un
fascio di luce che entra nell’occhio da
diverse angolazioni.
Ogni volta che ci spostiamo queste
angolazioni cambiano generando un
“scia” di luce che si sposta sulla retina
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Il ruolo di due sistemi visivi sul
controllo motorio
Visione ambientale e controllo motorio
IL FLUSSO OTTICO.
Le informazioni che riceviamo riguardo al
movimento sono:
-Stabilità ed equilibrio
-Velocità di movimento nell’ambiente
-Direzione del movimento rispetto alla posizione
di oggetti fissi nell’ambiente
-Movimenti di oggetti nell’ambiente rispetto
all’osservatore
-Tempo che intercorre prima che l’osservatore
entri in contatto con un oggetto presente
nell’ambiente
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• Avvicinamento ad un
oggetto in linea retta
37
• Avvicinamento ad un
oggetto in diagonale
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Il ruolo di due sistemi visivi sul
controllo motorio
Visione ambientale e controllo
motorio
Queste informazioni visive relative
al movimento vengono
denominate PROPRIOCEZIONE
VISIVA
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La visione
all’interno del
modello
concettuale
40
input
Errore
esecutore
stato desiderato
M3
Programma
motorio
M2
Midollo spinale
M1
muscoli
Visione ambientale
E
f
f
e
t
t
o
r
e
comparatore
Stato
attuale
Feedback
propriocettivi
Feedback esterocettivi
output
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Visione focale