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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