Studio dei meccanismi mediante i quali il movimento viene controllato.

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Stefania Clemente
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1 Studio dei meccanismi mediante i quali il movimento viene controllato. IL CONTROLLO MOTORIO (motor control) -pianificazione del movimento -controllo dell esecuzione del movimento Pagina 1 di 45

2 Movimento: -movimento semplice e complesso -azione transitiva (externally driven) ed intransitiva (internally driven). Movimenti (azioni) transitivi Programma motorio: -Operazioni covert che si pensa vengano eseguite prima del movimento. -Rappresentazione di un movimento. Pagina 2 di 45

3 La rappresentazione motoria può essere correlata al concetto di Schema motorio: Insieme di relazioni che legano elementi di informazione a comandi motori (Head, Arbib, Shallice, ). Per esempio, uno schema motorio può essere l insieme di relazioni che legano particolari proprietà del bersaglio a specifici pattern motori dell effettore che interagisce su di esso. Un azione può essere costituita da schemi separati che possono essere collegati in serie (in ordine gerarchico) oppure in parallelo. Pagina 3 di 45

4 Marr (1970) propone tre livelli nella rappresentazione dell azione: -Livello computazionale nel quale viene definito il goal dell azione, la sua appropriateness, e la strategia mediante la quale il goal può essere raggiunto. -Rappresentazione dell input e dell output. Descrizione dell algoritmo mediante il quale l informazione sensoriale viene trasformata in movimento. -Implementazione del programma Pagina 4 di 45

5 Azioni transitive Le informazioni sul bersaglio possono essere rilevate (e le sue relazioni con l effettore calcolate) prima e/o durante l esecuzione del movimento. Teorie centralist(e) stressano il ruolo del costrutto mentale nel controllo del movimento. Teorie peripheralist(e) propongono una trasformazione diretta dell informazione sensoriale in comando motorio. Enfatizzano il ruolo del feedback (sensoriale) come fonte di informazione per la risposta del sistema. Esperimenti con individui deafferentati; Mott e Sherington (1895) Lashley (1917) Pagina 5 di 45

6 La definizione più riduttiva di programma motorio è quella di Keele (1968): una serie di comandi ai muscoli strutturata prima che la sequenza motoria cominci IL PATTERN TRIFASICO dell EMG -un articolazione -relazioni tra agonista ed antagonista. -movimenti veloci (ballistici) Pagina 6 di 45

AG1: -Ampiezza e durata aumentano con l ampiezza del movimento. La durata è comunque costante fino ad un escursione angolare di 20. -L attività è stata registrata anche in pazienti deafferentati.

7 AG1: -Ampiezza e durata aumentano con l ampiezza del movimento. La durata è comunque costante fino ad un escursione angolare di 20. -L attività è stata registrata anche in pazienti deafferentati. ANT: -Ampiezza e durata sono influenzati da ampiezza e velocità del movimento. -Può rappresentare una strategia centrale di frenaggio. - L attività è stata registrata in pazienti deafferentati. AG2: -Correzione o aggiustamento finale. PROBLEMA DELLA SOTTOSTIMA (UNDERSHOOTING) DEL BERASAGLIO Pagina 7 di 45

8 La funzione forza-tempo ed il concetto di programma motorio generalizzato. Il SNC emette (uno o più) impulsi rappresentati da funzioni forza-tempo (o meglio velocità-dell effettoretempo) delle quali funzioni alcuni parametri rimangono costanti al variare del compito. E stata postulata la regolarità delle funzioni velocitàtempo per i rapporti tra durata dell accelerazione e decelerazione. Pagina 8 di 45

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12 Teoria dell equilibrium point -Proprietà elastiche dei muscoli -Curve lunghezza tensione Pagina 12 di 45

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14 Conseguenze: -indipendenza dalle condizioni iniziali -controllo a feedback non necessario -programmazione delle forze di arresto non necessaria -pianificazione della traiettoria non necessaria Esperimenti con scimmie deafferentate Pagina 14 di 45

15 Movimenti complessi nello spazio (3D) -Nei movimenti complessi si devono controllare le forze inerziali e di Coriolins. -I gradi di libertà dell effettore sono in genere superiori a 3. Bernstein (1947/1967) Il SNC produce formule esatte di movimenti o loro engrammi (tracce mnestiche) collegati in sequenza o sviluppati in parallelo. Esiste una motor image che controlla l esecuzione dei vari engrammi. La motor image non è tanto una mappa temporale, quanto una mappa cinestesico-propriocettiva. Pagina 15 di 45

16 Analisi delle componenti principali Pagina 16 di 45

17 Principio dell isocronia ed delle invarianti spazio(velocità)- tempo nella scrittura Pagina 17 di 45

18 Sincronismo delle velocità braccio-spalla Pagina 18 di 45

19 Legge della massima smoothness e delle traiettorie rettilinee Pagina 19 di 45

20 LA TRASFORMAZIONE VISUO-MOTORIA Il concetto di modulo e di canale visuo-motorio Il concetto di analisi visuo-motoria: affordance Relazioni temporali tra canali visuo-motori Lo spazio e il controllo motorio: Spazio egocentrico allocentrico object centered Percezione ed azione: quale spazio? Pagina 20 di 45

21 Canale visuo-motorio - modulo Pagina 21 di 45

22 Spazio di opposizione Pagina 22 di 45

23 INTEGRAZIONE VISUO-MOTORIA Pagina 23 di 45

24 MOVIMENTO SENZA FEEDBACK Pagina 24 di 45

25 AFFORDANCE Pagina 25 di 45

26 ILLUSIONI VISIVE: QUALE (CODIFICA DELLO) SPAZIO? Pagina 26 di 45

27 Pagina 27 di 45

28 IL RUOLO DEL FEEDBACK VISIVO NEL CONTROLLO MOTORIO Esperimento di Woodsworth (1899) Errori: -assoluto -costante -variabile Pagina 28 di 45

29 Condizione di non feedback visivo: errore indipendente dal tempo di movimento Condizione di feedback visivo: errore diminuisce col tempo di movimento FASE BALLISTICA FASE DI FINE ADJUSTMENT O HOMING PHASE Pagina 29 di 45

30 Esperimenti di perturbazione visiva Pagina 30 di 45

31 La legge di Fitts (1954) La performance dipende dalla capacità del canale sensomotorio di recepire informazione. Più i parametri del movimento devono essere specificati con precisione in base alle caratteristiche dello stimolo (p.e. direzione, ampiezza e dimensione) più il tempo di elaborazione del programma motorio ed la probabilità di errori aumentano. Misura: tempo di movimento T=a + b*log2(2a/w) Indice di difficoltà = log2(2a/w) Pagina 31 di 45

32 Teoria dell impulso Woodsworth legge di Fitts Pagina 32 di 45

33 Tempo di elaborazione visiva nel controllo motorio Esperimento di Keele e Posner (1968) Esperimenti con esclusione selettiva del feedback visivo Pagina 33 di 45

34 Teoria dell optic flow (Lee et al. 1982) Il SNC è capace di calcolare il parametro tau ( time to contact ) basandosi su informazioni della velocità ed accelerazione dello stimolo. In particolare accelerazione di gravità Pagina 34 di 45

35 STUDIO DEI MOVIMENTI OCULARI Pagina 35 di 45

36 Pagina 36 di 45

37 STUDIO DEI MOVIMENTI DEL BRACCIO Pagina 37 di 45

38 Pagina 38 di 45

39 Blindsight Pagina 39 di 45

40 Eminegligenza visiva (neglect) Pagina 40 di 45

41 Atassia ottica Pagina 41 di 45

42 IL RUOLO DELL INFORMAZIONE SOMESTESICA NEL CONTROLLO MOTORIO Tempi di risposta: Marsden et al. (1978): 25 ms, ms, 137 ms Abbs et al. (1982): 100 ms (risposta corticale) Pagina 42 di 45

43 Esperimenti con pazienti deafferentati (Rotwell et al. 1982, Sanes et al. 1985) Pagina 43 di 45

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45 Aggiornamento del programma motorio Pagina 45 di 45

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