LA VALUTAZIONE DELL ABILITA RITMICA Dipartimento di Scienze del Movimento Umano e dello Sport Dottorato di Ricerca Scienza dello Sport, dell Esercizio Fisico e dell Ergonomia -XXIV Ciclo- Settore Disciplinare: M-EDF/02 Metodi e didattiche delle attività sportive Dottorando Dott. Flora Iannarilli Tutore Prof. ssa Laura Capranica ABSTRACT (versione italiana) L abilità ritmica, definita come l abilità di compiere in forma regolare e ricorrente una successione di eventi motori in accordo con i parametri spazio temporali (Thomas & Moon, 1976; Zachopoulou & Mantis, 2001), si concreta nella capacità di riprodurre una percezione acustica in una corrispondente condotta motoria (Fraisse et al., 1949). In ambito motorio, tale abilità è ritenuta fondamentale per lo sviluppo, l esecuzione e l apprendimento delle abilità motorie (Thomas & Moon, 1976), ed è considerata una componente essenziale per l esecuzione di movimenti coordinati (Johnson & Nelson, 1986). Inoltre, essere ritmicamente accurato e detenere la stabilità di un ritmo durante l esecuzione di un gesto motorio e/o sportivo sono da considerarsi per un atleta abilità fondamentali (Zachopoulou et al., 2000). Dall analisi della letteratura emerge, inoltre, che l abilità ritmica è soggetta ad acculturazione ed esperienza, e tende a decrescere con l età (Smoll, 1975; High, 1987; Nagasaki et al., 1988; Weikart, 1989; Volman & Geuze, 2000; Halpen & Bartlett, 2002; Krampe, Mayr & Kliegl, 2005). Infine, è stato osservato che la variabilità delle risposte a stimoli ritmici può dipendere dagli intervalli temporali presenti nella struttura ritmica da riprodurre (Essens, 1986; Sakai, 2004), e dai segmenti corporei interessati all azione (Paillard, 1948; Fraisse, 1980; Aschersleben et. al., 2002; Hausdorf et al., 2005; Repp, 2005). Data l alta variabilità dei fattori che concorrono a condizionamento del suo manifestarsi, e a causa delle differenti procedure
metodologiche impiegate al fine della sua valutazione, purtroppo, il panorama scientifico offre un quadro che tende alla frammentazione dei risultati, rendendo la comparazione degli stessi di difficile attuazione. Inoltre le procedure sperimentali, generalmente, tendono a focalizzarsi su metodiche in grado di rilevare nel soggetto dati specifici a singoli segmenti corporei, relativamente a compiti motori semplici (i.e. tapping), ripetitivi ed isolati. Pertanto, lo scopo del presente lavoro è quello di valutare l abilità ritmica degli individui, in relazione a parametri ritmici di differente difficoltà e alla complessità del compito motorio (i.e., tapping, stepping, walking), ed indagare l effetto moderatore dell età e della pratica sportiva. Hanno partecipato allo studio individui sedentari, di entrambi i sessi, appartenenti a due classi di età (adulti, anziani), ed atleti praticanti discipline sportive provenienti dai gruppi sportivi della polisportiva dell Università degli Studi di Roma Foro Italico. Il primo studio Age-related Changed of Rhythmic Ability in Musically Trained and Untrained Individuals, ha voluto però, isolatamente indagare il ruolo della complessità ritmica nella capacità di riproduzione mediante un solo compito motorio (i.e., tapping). Nello specifico lo scopo di tale studio è stato quello di verificare l incidenza dell età sulla capacità di riprodurre patterns ritmici in individui anziani musicalmente illetterati, comparati con soggetti adulti musicalmente illetterati ed anziani musicisti. Ai partecipanti era richiesto di riprodurre su di una tastiera elettronica, tre sequenze ritmiche (Test Persichini & Capranica, 2004) differenti per tempo frazionario, numero degli eventi presenti nella struttura ritmica, rapporto temporale tra gli eventi e tempo totale della durata della struttura ritmica. Le differenze tra la riproduzione eseguita dai soggetti e lo standard di riferimento sono state calcolate secondo tre parametri di valutazione: 1) rispetto del numero degli eventi ( NE); 2) durata totale ( T); 3) rapporto temporale tra gli eventi ( R). Tutte le variabili mostrano che tale abilità tende a decrescere dopo i 60 anni di età. Nello specifico è stato osservato che gli adulti, rispetto ai due sottogruppi di anziani (anziani più giovani ed anziani) riescono a discriminare e riprodurre in forma più accurata le tre strutture ritmiche. All interno del gruppo dei più anziani la capacità di riproduzione ritmica sembra dipendere dall aver praticato o meno
allenamento musicale. I musicisti, infatti, evidenziano caratteri di accuratezza migliori rispetto alla loro controparte illetterata, del tutto assimilabili a quelli dei soggetti più giovani. I risultati pertanto confermano l ipotesi che la capacità di riproduzione ritmica, studiata anche soltanto in relazione alle differenti strutture temporali, dipenda dall età ed è positivamente influenzata dall esperienza. Il lavoro Effects of Movement Complexity on Rhythmic Reproduction Performance in Adults è stato svolto al fine di investigare gli effetti della complessità del movimento sulla capacità di riprodurre differenti strutture ritmiche. Lo studio è stato condotto su individui adulti musicalmente illetterati, cui è stato chiesto di riprodurre un test ritmico (Persichini & Capranica, 2004) mediante tre compiti motori (i.e., tapping, stepping e walking), e le riproduzioni valutate secondo tre parametri considerati indicatori di competenza (i.e., ΔNE, ΔT, ΔR). Nove telecamere del sistema stereofotogrammetrico Vicon sono state utilizzate per ricostruire tridimensionalmente la posizione di marcatori sferici posti sul corpo dei soggetti, e quindi valutare le performances svolte dai partecipanti allo studio. Dall analisi dei dati emerge principalmente che i soggetti presentano una buona stabilità interna per ciò riguarda la loro capacità di riproduzione ritmica, confermando il test scelto essere un valido strumento per la valutazione dell abilità ritmica, e i tre compiti motori idonei a tale popolazione. Inoltre, i dati evidenziano come l accuratezza nel rispettare gli aspetti qualitativi (i.e., rapporto temporale tra gli eventi = ΔR; durata totale della velocità = ΔT) della riproduzione ritmica, non siano influenzati solo dalla complessità delle strutture ritmiche, ma anche dal compito motorio da svolgere. Dall analisi di tali parametri è stato rilevato che, con l incrementare della difficoltà motoria i soggetti tendono a rallentare le loro esecuzioni, e la prova del walking, rispetto al tapping e allo stepping, risulta essere come la meno accurata. Nello studio Rhythmic Ability and Movement Complexity in Adults and Older Individuals, l abilità ritmica è stata indagata mettendo a confronto soggetti adulti ed anziani sedentari musicalmente illetterati, secondo tre compiti motori (i.e., tapping, stepping, walking), tre ritmi (Test ritmico Persichini & Capranica, 2004) e tre parametri di valutazione (i.e., ΔNE, ΔT, ΔR). I risultati
indicano che la complessità del movimento incide sulla capacità di riprodurre correttamente le strutture ritmiche dello standard ritmico di riferimento, mostrando un decremento dell abilità ritmica con l aumentare dell età. Le differenze tra i gruppi emergono già dall analisi del primo parametro (ΔNE), dove gli anziani riportano percentuali di errore più elevate rispetto a quelle degli adulti, con maggiori difficoltà riscontrate durante la prova dello stepping se confrontata con tapping e walking. Esecuzioni più veloci e meno accurate sono state osservate nel gruppo degli anziani, mentre gli adulti mostravano una ridotta velocità di esecuzione ed una maggiore precisione nel riprodurre i rapporti temporali presenti nella struttura ritmica di riferimento. Dall analisi dei dati è possibile supporre che, al contrario degli adulti, le maggiori difficoltà nelle riproduzioni ritmicomotorie in soggetti anziani siano rappresentate principalmente dalla prova dello stepping e quindi dal walking, mentre la prova del tapping si conferma per entrambi i gruppi quale la più semplice. Le conclusioni conseguite in questa prima parte di studi, comprovano che il test ritmico (Persichini & Capranica, 2004), e le procedure sperimentali applicate sono in grado di discriminare in soggetti adulti ed anziani, aspetti qualitativi e quantitativi dell abilità ritmica, ed evidenziano l incidenza della complessità del compito motorio sull abilità ritmica degli individui. Vista l importanza dell abilità ritmica nello sport (Zachopoulou, 2000), il presente progetto di dottorato ha voluto includere lavori che coinvolgessero soggetti praticanti attività sportiva. Si è valutata pertanto l abilità ritmica in ginnasti ed atleti secondo il protocollo sperimentale già precedentemente menzionato (i.e., Test ritmico Persichini & Capranica, 2004; Tre compiti motori: tapping, stepping e walking; Tre parametri di valutazione (ΔNE, ΔT, ΔR); Sistema fotogrammetrico Vicon per ricostruzione e quantificazione dei dati). Nel lavoro Effects of Motor Task Difficulty in Rhythmic Ability of Artistic Gymnasts, si è cercato pertanto di monitorare le risposte dei ginnasti secondo le suddette procedure sperimentali, e quindi valutare come la complessità del compito motorio potesse incidere sulla loro capacità di riproduzione ritmica. Dall analisi dei risultati è emerso che, sebbene i ginnasti presentino un buon livello di abilità ritmica, comunque le loro prove tendono a risentire sia della complessità del compito motorio sia delle strutture ritmiche. Nello
specifico, le maggiori deviazioni dallo standard ritmico di riferimento erano maggiormente presenti durante la prova del walking. L effetto positivo della pratica sportiva sull abilità ritmica emerge in maniera evidente dal confronto tra i ginnasti e i sedentari nel lavoro Rhythmic Ability and Movement Complexity in Gymnasts and Sedentary Individuals. Dai risultati ottenuti dal parametro ΔT, emerge l aspetto che maggiormente contraddistingue le differenze prestative. Tali risultati evidenziano, in corrispondenza di strutture ritmiche e compiti motori (i.e. tapping, stepping) più semplici, la tendenza dei ginnasti ad esecuzioni velocizzate molto accentuate. Le osservazioni riscontrate, farebbero quasi supporre che per i ginnasti prestazione veloce possa essere sinonimo di maggiore abilità nella risoluzione del compito assegnato. I risultati del parametro ΔR sembrano confermare tale ipotesi poiché i ginnasti, rispetto ai sedentari, mostrano riproduzioni ritmiche più accurate. Relativamente alla complessità del compito motorio la prova del walking, rispetto al tapping e allo stepping, continua a rappresentare la prova più difficile da riprodurre, con performances migliori nei soggetti allenati rispetto al gruppo dei sedentari. Infine nell ultimo studio Rhythmic Ability and Movement Complexity in Gymnasts and Futsal Players, si è voluto indagare l abilità ritmica mettendo a confronto atleti provenienti da due tipologie differenti di attività sportiva (sport tecnico-combinatorio, sport di situazione). Sebbene un implicazione ritmica sia presente in ogni sport, si presume che soprattutto in prestazioni sportive di tipo tecnico-combinatorie (i.e. ginnastica ritmica, artistica, nuoto sincronizzato, pattinaggio artistico), dove l atleta è vincolato a richieste motorie da eseguirsi in stretto accordo con i parametri ritmici e melodici del brano di riferimento, l abilità ritmica dovesse essere maggiormente stimolata e, di conseguenza, i soggetti più accurati nelle prove di riproduzione ritmico motoria. Sebbene tra i due gruppi non siano emerse differenze statisticamente significative, le esecuzioni dei ginnasti erano comunque più accurate rispetto a quelle svolte dalle giocatrici di Futsal. Infine, sia nei ginnasti che nelle giocatrici di Futsal (così come nel gruppo sedentari), permane l osservazione di
esecuzioni più veloci se presenti compiti motori considerati semplici (i.e. tapping) e la tendenza a rallentare in presenza compiti motori più complessi (i.e stepping e walking). Il presente progetto di dottorato ha voluto rappresentare un complemento all indagine già presente in letteratura riguardante l abilità ritmica, offrendo una visione integrata relativamente a comportamenti e tendenze assunti da gruppi differenti di soggetti in risposta a stimoli ritmici, con una particolare attenzione all implicazione della complessità del compito motorio sulla abilità ritmica degli individui. Capire il ritmo e le proprietà temporali dei movimenti e come queste possano variare in funzione del risultato, potrebbero fornire indicazioni utili al fine di agevolare negli individui scelte motorie idonee all obiettivo prefissato, attuate in forma autonoma e maggiormente consapevole. ABSTRACT (English Version) Rhythmic ability has been defined as the ability to perform a succession of regulated, recurring gross motor events according to spatial and temporal parameters (Thomas & Moon, 1976; Zachopoulou & Mantis, 2001). It is reflected in the capability of individuals to translate an acoustic perception into a corresponding motor behavior (Fraisse et al. 1949). Several authors agree to consider it an important coordinate ability for development, execution and learning of motor ability (Thomas & Moon, 1976); a fundamental component of all coordinated and sequential movement (Johnson & Nelson, 1986). Furthermore, in sport context, to be rhythmically accurate and to maintain a steady rhythm during movement execution can be considered one of the basic abilities of an athlete (Zachopoulou et al., 2000). Moreover from literature emerged that the ability to discriminate and to reproduce a sequence of separate sounds reflects a combination of maturation and experience and tends to decrease whit age (Smoll, 1975; High,. 1987; Nagasaki et al., 1988; Weikart, 1989; Volman & Geuze, 2000; Halpen & Bartlett, 2002; Krampe, Mayr & Kliegl, 2005). Finally, the ability to accurately process and reproduce rhythmic patterns depends on the variety
of time intervals in the rhythmic structure (Essence, 1986, and Sakai, 2004) and on body segments involved in the plan (Paillard, 1948; Fraisse, 1980; Aschersleben et al., 2002; Hausdorf et al. 2005; Repp, 2005). Unfortunately, thorough comparison of evidence concerning rhythmic ability is hard because of large evaluation differences such as the use of heterogeneous stimuli (i.e., auditory, visual or audio-visual), procedures (i.e., different forms of coordination, inphase or anti-phase), and rhythmic variables (Drake, 1993; Persichini & Capranica, 2004; Repp, 2005), focusing mainly on simple task of finger tapping of an auditory sequence consisting of repetitive and isolate tones or clicks. Therefore, the purpose of this study was to evaluate rhythmic ability of individuals in relation to rhythmic parameters of different levels of difficulty and to the complexity of motor task (ie, tapping, stepping, walking), in relation to age and sport activity. Adults and elderly sedentary individuals, of both sexes, and athletes belonging to different teams sports from the club of University of Rome "Foro Italico", participated at this study. The study Age-related Changed of Rhythmic Ability in Musically Trained and Untrained Individuals aimed to investigate the effect of the complexity of rhythmic patterns in the ability of reproduction by means a single motor task (i.e., tapping). In particular, this study aimed to assess age-related decrements in reproduction of rhythmic patterns in rhythmically untrained old individuals compared to untrained adults and old musicians. Participants were required to reproduce on an electronic pad three rhythmic sequences differing in signature, inter-beat ratio and tempo. Differences between the standard and rhythmic reproductions in number of events ( NE), total duration ( T) and rhythmic ratio among events ( R) were calculated. All variables showed that rhythmic ability is negatively affected by aging, with lengthening errors of total duration increasing markedly after 60 years of age. However, reproductions resulted positively affected by expertise. Findings suggest that training can effectively counteract the decremental trend in rhythmic reproduction ability that emerges with aging.
Next study Effects of Movement Complexity on Rhythmic Reproduction Performance in Adults, aimed to investigate the effect of movement complexity on the capability to reproduce different rhythmic patterns. Sedentary musically illiterate individuals (age: 34.8±4.2 yrs) were administered a rhythmic test (Persichini & Capranica, 2004), including three rhythmic patterns to be reproduced by means of finger-tapping, foot-tapping and walking. For the quantification of subjects ability in the reproduction of rhythmic patterns, qualitative and quantitative parameters were analyzed (i.e., NE, T and R). A stereophotogrammetric system was used to reconstruct the 3D position of six retroreflective spherical markers located on the body of subjects, and to evaluate individual performances. Findings indicated a good internal stability of the rhythmic reproduction, suggesting that the present experimental design allowed to discriminate the participants rhythmic ability. Qualitative aspects of rhythmic reproduction (i.e., speed of execution and temporal ratios among events) varied as a function of the difficulty of the motor demands, with larger reproduction deviations in the walking task with respect tapping and stepping. In the study Rhythmic Ability and Movement Complexity in Adults and Older Individuals, were investigated age-related effects of movement complexity on the capability of the individual to reproduce rhythmic patterns of varying difficulty. Participants were asked to reproduce a computerized rhythmic test (Persichini & Capranica, 2004) by means of tapping, stepping and walking. Stereophotogrammetry was used to evaluate the rhythmic performances in relation to the individual s capability to reproduce the correct number of events ( NE), the inter-beat ratios ( T), and the total duration of the pattern ( R). Results showed that for all rhythmic parameters, differences emerged between age groups, rhythmic patterns and motor tasks. These findings indicate that the capability to reproduce rhythmic patterns is strictly related to the movement complexity, with a significant decrease in rhythmic ability with advancing age. In particular, differences between groups emerged starting from observation of the first parameter (ΔNE). Data showed high frequency of occurrence of correct reproduction in adults with respect to older individuals, with failure more frequent for walking than for the other task for adults, whereas for
older individual for stepping. ΔT and ΔR parameters permitted to observe qualitative aspects of the performance with the trend of elderly to be faster and less accurate in their performances than adults, emerging. On the contrary, this last group showed a reduced execution in speed and greater accuracy in terms of respect of the rhythmic structure. In considering the parameter (ΔR) in both groups, the largest deviations from rhythmic is detected during walking task. So, we can assume that whereas for elderly individuals the greatest motor task difficulties were represented by stepping and then by walking, for adults difficulties appeared in opposite order. Tapping is confirmed to be for both groups as the simplest task. In conclusion, this rhythmic test (Persichini & Capranica, 2004) and experimental procedure are able to discriminate qualitative and quantitative aspects of rhythmic ability in adults and elderly individuals. Furthermore, data showed that rhythmic ability is linked to movement task complexity and rhythmic patterns, indicating an age-related deterioration of this capability. The last part of the Ph.D project aimed to investigate rhythmic ability in subjects involved in sports context. Despite rhythmic ability is a relevant skill in sports (Zachopoulou, 2000), especially when movement executions are dictated by rhythmic constrains (i.e., Rhythmic Gymnastic, Artistic, Aerobic, Synchronized Swimming, Artistic Skating, etc.) there is a paucity of information on the evaluation of rhythmic ability in trained subjects. Therefore, rhythmic ability of gymnasts and athletes, according to the same experimental protocol (i.e., Rhythmic Test Persichini & Capranica, 2004; three motor tasks: tapping, stepping and walking; three metrics (ΔNE, ΔT, ΔR); Vicon stereophotogrammetric system for reconstruction and evaluation of performance) were investigated. The aim of the study Effects of Motor Task difficulty in Rhythmic Ability of Artistic Gymnasts", was to verify the effects of sport activity on rhythmic ability. Data analysis showed that although gymnasts presented a good rhythmic ability, their performance resulted affected by both rhythmic pattern and task complexity. In particular, differences with respect to the rhythmic standards were more evident in walking task (Persichini & Capranica, 2004). The positive effect of sport activity on rhythmic ability emerged from the study "Rhythmic Ability and Movement Complexity in
Gymnasts and Sedentary Individuals. Findings indicated that T and R parameters are effective in discriminating rhythmic ability between groups. In particular, from data analysis emerged the tendency of gymnasts to accelerate their performances during the execution of the easiest rhythmic patterns and tasks. This anticipatory behaviors of gymnasts could be attributed to expertise (Persichini and Capranica, 2004), confirmed by their capability to maintain correct ratios among events. In considering task difficulty, the highest discrimination between groups emerged during walking, with gymnasts performing better with respect to sedentary control group. The last study "Rhythmic Ability and Movement Complexity in Gymnasts and Futsal Players", aimed to investigate rhythmic ability comparing athletes involved in two different sport activities. Although rhythmic implication is present in every sport, it become critical especially in those sports, such as gymnastics, in which movement execution according to rhythmic constrains is very strict. Consequently, in this context a rhythmic training should determine high level of rhythmic ability more than in those sports in which motor sequences seems to be not subtended to rhythmic structures (i.e., Futsal). Although no significant differences emerged between groups, more accurate performances in gymnasts compared to Futsal players during stepping and walking tasks can be observed. Finally, in Gymnasts and Futsal players (as well as in the sedentary group) fast execution in simple tasks (i.e., tapping) and slow execution in complex motor tasks (i.e., stepping and walking) emerged. This PhD project aimed at providing a global perspective to the analysis of rhythmic ability in relation to the complexity of different rhythmic patterns and motor tasks. Therefore, it is crucial to understand the rhythmic sequence and timing of movement patterns to help individuals selecting proper motor choices in relation to the environmental requirements.