BIOMECCANICA Prof. Alessandro Stranieri. Lezione n. 3

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1 LA BIOMECCANICA Prof. Alessandro Stranieri Lezione n. 3

2 La MECCANICA teorica include tutte le leggi fondamentali del movimento meccanico di corpi solidi inanimati Verso la fine del XVII secolo la teoria meccanica si iniziò ad applicare anche ai sistemi biologici considerati come strutture fisiologiche sottoposte, anch esse, a sollecitazioni statiche e dinamiche Lo studio della meccanica dei sistemi biologici, in particolar modo del corpo umano, prese quindi il nome di BIO-MECCANICA

3 La Biomeccanica ha come oggetto: lo studio del movimento del corpo umano in toto; in particolar modo studia ed analizza: La distribuzione delle sollecitazioni ossee Le azioni a livello articolare L intervento muscolare durante il movimento e il mantenimento posturale

4 Possiamo ipotizzare che il primo connubio tra meccanica e anatomia sia già presente nella Grecia Classica, periodo in cui l interpretazione del movimento umano era legato alla filosofia e alla medicina.

5 Molto si deve a tre grandi nomi dell antica Grecia: Socrate, Platone, Aristotele.

6 Socrate (Atene a.c.)

7 nascita della Socrate (Atene a.c.)

8 Platone (Atene, 427 a.c. Atene, 347 a.c.) Platone fu l iniziatore di molti concetti importanti della scienza occidentale, quali la psicologia, la logica, la politica. La sua concettualizzazione della matematica ha dato vita e vigore alle scienze da cui originerà, nei secoli successivi, la meccanica.

9 Aristotele (Stagira, 17 giugno 384 a.c. Calcide, 7 marzo 322 a.c.) Aristotele tratta nelle sue opere (in particolare nella Fisica) della conformazione dell'universo. Aristotele pone la Terra al centro dell'universo. Fatale errore che, per l'autorevolezza del maestro, durerà per 1800 anni, sino a Nicolò Copernico. Secondo Aristotele, la Terra era formata da quattro elementi: la terra, l'aria, il fuoco e l'acqua. Le varie composizioni degli elementi costituivano tutto ciò che c'era sulla terra.

10 Aristotele Aristotele tratta nelle sue opere (in particolare nella Fisica) della conformazione dell'universo. Aristotele propone un modello geocentrico, cioè che pone la Terra al centro dell'universo. Fatale errore che, per l'autorevolezza del maestro, durerà per 1800 anni, sino a Nicolò Copernico. Secondo Aristotele, la Terra era formata da quattro elementi: la terra, l'aria, il fuoco e l'acqua. Le varie composizioni degli elementi costituivano tutto ciò che c'era sulla terra.

11 Aristotele scrisse La Fisica, un insieme di 8 libri così composti: 1 - Sul cielo (quattro libri) 2 - Sulla generazione e corruzione (due libri) 3 - Sulle meteore (quattro libri) 4 - Storia degli animali (un libro) 5 - Sulle parti degli animali (un libro) 6 - Sulla generazione degli animali (un libro) 7 - Sulle migrazioni degli animali (un libro) 8 - Sul movimento degli animali (un libro) Nello scritto sul movimento degli animali, egli non ha solo osservato il movimento dell animale, ma ha anche considerato questioni specifiche, come ad esempio la differenza fisiologica tra immaginare un azione e la reale esecuzione di questa. Possiamo quindi immaginare Aristotele come un antesignano biomeccanico.

12 Ippocrate ( a.c.), uno degli antichi padri della medicina intorno al 400 a.c. sfrutta la forza di gravità per alleviare la pressione sui dischi intervertebrali e per ridurre l insorgenza e gli effetti del mal di schiena. Per fare ciò utilizzò una sorta di scala a cui veniva legato il sofferente. Ideò inoltre un letto per la trazione vertebrale che chiamò Scamnum.

13 Scamnum Hippocraticum

14 nascita della

15 Le ricerche, in merito a come si muove il corpo umano, sono state oggetto di studio da parte di innumerevoli figure storiche. Tra tutti ricordiamo Leonardo Da Vinci e la sua spettacolare opera di studio sul corpo umano

16 Il connubio tra meccanica e anatomia riceve un grosso impulso soprattutto da: Galileo Galilei e Isaac Newton Galileo Galilei i quali crearono le prime teorie della fisica e delle scienze naturali Isaac Newton

17 Un allievo di Galileo Giovanni Alfonso Borelli sulla scorta delle sue conoscenze di medicina, matematica e fisica, inizia un percorso di studi sul movimento del corpo umano pubblicando (postumo) nel 1680 il De Motu Animalium da molti definito come il vero e proprio inizio della Biomeccanica. Il Padre della Biomeccanica

18 Comprendere le modalità secondo cui gli esseri umani coordinano i movimenti, sia quelli apparentemente semplici della vita quotidiana sia quelli estremi, in campo sportivo o artistico, è un importante obiettivo scientifico con rilevanti implicazioni mediche, psicologiche, cinesiologiche, cibernetiche.

19 Il Controllo Motorio Per controllo motorio intendiamo la capacità del sistema nervoso di regolare o dirigere il movimento. Quest ultimo è spesso descritto nel contesto dell esecuzione di una particolare azione; quando si studia il controllo motorio, lo si fa in relazione ad azioni specifiche: cammino, corsa, raggiungimento (reaching), fonazione, controllo della stazione eretta. In pratica si studia come viene controllato il movimento nel contesto di una specifica attività, assumendo che ciò fornisca informazioni sui principi generali.

20 Teorie del Controllo Motorio L evoluzione delle conoscenze sulla struttura e sull organizzazione del sistema nervoso ha via via ispirato nuove teorie del controllo motorio, intese come schemi concettuali in grado di fornire una immagine coerente delle osservazioni sperimentali. Ne presentiamo un elenco sintetico, in ordine approssimativamente cronologico.

21 Sono stati molti, dal 1700 ad oggi, gli scienziati che hanno dato, a vari livelli, il proprio contributo al progredire della Scienza Biomeccanica secondo le teorie del Controllo Motorio : Teorie basate sui riflessi Teorie gerarchiche Teorie dei progr. motori Teorie cibernetiche (Cartesio 1662) (Sherrington 1906) (Pavlov 1903) (J.H. Jackson 1873) (Wilson 1961) (Grillner 1981) (Keele 1968) (Bernstein 1967) Teorie dinamiche Teorie ecologiche (Gibson 1966).

22 IVAN PAVLOV medico e fisiologo che, con la scoperta del riflesso condizionato (1903) rivela nuovi punti di vista sulla natura riflessa di alcune azioni motorie, scoperta che fu di grande rilievo per la fisiologia, la psicologia e la psichiatria.

23 N. A. BERNSTEIN con lo sviluppo della sua tesi sul carattere circolare dei processi di comando ha intuito nel 1967 che è impossibile capire il movimento senza tenere conto della meccanica e delle proprietà peculiari di quelli che definisce attuatori (ad esempio le peculiarità dei muscoli intesi come dispositivi di attuazione del movimento) paragonandoli ai motori in corrente continua, (un attuatore largamente utilizzato in robotica). Come nei motori, anche nelle fibre muscolari la forza generata dipende dalla velocità (e anche dalla lunghezza).

24 La scienza della Biomeccanica deve molto agli scienziati russi soprattutto per quello che riguarda la sua evoluzione nel campo sportivo.

25 Nel 1939 viene pubblicato il manuale: La degli esercizi fisici di E.A. KOTIKOV docente di presso l Università di Leningrado Nel 1958 la diventa studio obbligatorio in tutte le scuole superiori di educazione fisica dell URSS

26 I paesi socialisti (URSS), durante la guerra fredda, tentarono di dimostrare la propria supremazia attraverso l unico punto di contatto con i paesi occidentali, cioè le manifestazioni sportive internazionali. La ricerca Biomeccanica si prestò perfettamente allo scopo (così come la ricerca aerospaziale)

27 Solo successivamente anche nel resto d Europa e negli USA cominciano a circolare e a diffondersi traduzioni di testi che illustrano i principi biomeccanici