ESTRATEGIAS DE
MOVIMIENTO EN
SISTEMAS
MULTIARTICULARES
Control del Ritmo, Tensión y otras cualidades del Movimiento
Sistemas Multi Articulares
 Comprometen Múltiples músculos que atraviesan
diversas articulaciones.
 ¿Cómo el SNC controla estos sistemas?
 Teorías de Control Motor:
 Intentan explicar el fenómeno.
 Son grupos de ideas abstractas conectadas para
describir procesos no observables.
Estudio del Movimiento
Humano
Enfoque
Neuromecánico
Teoría Refleja
(Charles Sherrington,
1906)
 “Los reflejos son los elementos básicos del comportamiento complejo, pues
éste resulta de la acción combinada de reflejos encadenados”.
 No es capaz de explicar:
1. movimiento voluntario
2. movimiento en ausencia de estímulo.
3. movimientos rápidos.
 Implicancias Clínicas:
1. Si los reflejos son base para el movimiento funcional, su evaluación
ayudaría a predecir la funcionalidad del paciente e interpretarla según su
ausencia o presencia.
Teoría Jerárquica
(Hughlings Jackson*)
 “El control está organizado de arriba abajo, de forma que cada nivel superior
ejerce control sobre el nivel que está abajo”.
 No es capaz de explicar:
1. La dominancia del reflejo en algunas situaciones.
 Implicancias Clínicas:
1. “Cuando se ha dejado de integrar respuestas motoras desde centros
superiores en los niveles inferiores se produce una actividad postural
refleja Anormal”. Berta Bobath.
*Esta teoría ha recibido aportes de muchos autores, pero Jackson es quien la inicia.
Teoría de Programas Motores,
CPG ( Wilson 1961, Bernstein 1967, Keele 1968)
 “Ciertos patrones estereotipados de movimiento pueden ser activados por
estímulos sensoriales o procesos centrales”.
 “Si bien la acción refleja no es esencial para impulsar el movimiento, tendría
una importante función moduladora”
 Limitaciones:
1. No considera que la interacción del SNC con otros sistemas como el
músculo esquelético o el ambiente puede afectar el control del movimiento.
 Implicancias Clínicas:
1. Sugiere la importancia del Re Aprendizaje y el enfoque terapéutico tareas
funcionales.
Teoría de Sistemas
(Bernstein 1967)
 “No se puede comprender el control neural del movimiento sin entender las
características del sistemas que se está movimiento y las fuerzas externas e
internas que actúan sobre éste.
 El cuerpo es un sistema mecánico, con masa y expuesto a fuerzas externas
e internas que incluyen a la inercia y al movimiento dependiente de fuerza.
 Limitaciones:
1. Pese a que e muy completa, al considerar las contribuciones del sistema
Nervioso y músculo esquelético, además de las fuerzas de gravedad e
inercia al control del movimiento, aún no logra integrar la interacción del
organismo y el ambiente
 Implicancias Clínicas:
1. Remarca la importancia de comprender la Biomecánica humana.
2. La evaluación del paciente debe incluir revisión de los distintos sistemas y
de la interacción de éstos.
Teoría Ecológica
( Gibson 1960)
 “El sistema nervioso funciona como un Sistema Sensorio-Motor, que
reacciona a las variables ambientales, para que un sistema de
percepción/acción activamente explore el ambiente para satisfacer un
objetivo”
 Limitaciones:
1. Entiende el sistema nervioso como una interface organismo/ambiente,
restándoles importancia a su organización y función.
 Implicancias Clínicas:
1. La exploración activa de la tarea y el ambiente lleva al individuo a
desarrollar variadas formas de cumplir dicha tarea.
2. La adaptabilidad implica nuevas formas de organizar el movimiento y la
percepción.
CPG: Patrones Generadores
Centrales
 Circuitos
Neuronales que
producen patrones
motores
coordinados en
ausencia de un
feedback sensorial y
en repuestas a
inputs breves o
“tónicos”.
 Producen
movimientos
automáticos tales
como:
 Deglución
 Respiración
 Reacciones de
Defensa
 Locomoción
CPG: Patrones Generadores
Centrales
 El patrón motor
generado por un
CPG, es específico
para el
comportamiento
motor que controla.
 Esto implica un
gran variedad de
CPG.
 Los CPG varían en
organización,
propiedades e
interacción de las
Neuronas que lo
constituyen.
Permite que el CPG use uno de muchos
mecanismos para producir un BURST característico
de Potenciales de acción.
Flujo de Información necesaria para el
movimiento, a través del Sistema nervioso
Centros
Superiores
Otros sistemas
Motores
CPG
Neuronas
Motoras
Músculos
Conducta
Motora
Neuromoduladore
s
Estímulos Externos e Internos
 Para realizar movimientos rítmicos el CPG
debe producir un ritmo que resulta de la
alternancia de activación de músculos
agonistas y antagonistas .
 El CPG debe ser capaz de variar la frecuencia
de la salida y debe darle forma al patrón del
movimiento.
CPG: produce movimientos
rítmicos
Estrategias de Movimiento
Son
Patrones de
activación
neural que
están
asociados
con el logro
de alguno de
los
diferentes
objetivos del
movimiento
 Surgen como resultado de la compleja
interacción entre los centros
supraespinales y la organización del
sistema músculo esquelético.
 Funcionan como secuencias de activación
y combinaciones de músculos que pueden
ser utilizados para desarrollar un
movimiento deseado.
 Las posibles soluciones son muchas más
de las que se necesitan para la mayoría de
los movimientos.
Sistemas Multiarticulares, Estrategias de Movimiento
El estudio de las estrategias de movimiento involucra la
identificación de las señales de control enviadas por el sistema
nervioso al músculo.
Estrategias de Movimiento
Sistemas Multiarticulares, Estrategias de Movimiento
 Feedback
 Feedforward
 Control Servo
 Hipótesis del Punto de Equilibrio
 Hipótesis de LA Trayectoria e Equilibrio
Características Principales
Feedback y Feedforward
 Feedback:
 procesamiento continuo de la información aferente.
 Provee respuestas controladas en todo momento.
 Acciones que ocurren en respuesta a la detección
sensorial de los efectos de un estímulo.
 Feedforward:
 Usa información aferente de manera intermitente.
 Provee respuestas hasta que el control feedback es
iniciado.
 Acciones que ocurren durante la identificación del
Control Servo
1. Genera señales comando que
son enviadas al sistema
controlador.
2. El Loop Feedback intenta
mantener la variable controlada
en el valor que lo indica el
sistema controlador.
3. El controlador feedforward
funciona como Comparador.
4. Compara la magnitud de la
variable controlada con el valor
especificado por el controlador
de alto nivel.
Enfoque Cognitivo
Teoría Computacional
Cómputo: Proceso que implica números o
cálculos (R.A.E)
Movimiento
Humano
Enfoque
Cognitiv
o
Integración Sensorio-
Motora
Modelos Computacionales permiten relacionar las señales sensoriales
con los comandos motores
Existen diversas transformaciones (cálculos) para completar este proceso
Movimiento
Humano
Enfoque
Cognitiv
o
Modelos Internos
Representaciones abstractas de diversas
transformaciones que ocurren dentro del SNC
Movimiento
Humano
Enfoque
Cognitiv
o
Teoría Computacional
Daniel Wolpert
Movimiento
Humano
Enfoque
Cognitiv
o
http://www.ted.com/talks/daniel_wolpert_the_real_reason_for_brains.html
Teoría Computacional Movimiento
Humano
Enfoque
Cognitiv
o
Teoría Computacional
 Conceptos
 Tarea
 Estado del sistema
 Representación compacta, con una baja
dimensionalidad.
 Contiene toda la información tiempo-variable
relevante para predecir o controlar el futuro del
sistema.
 Contexto del movimiento
 Conjunto de variables que cambian discretamente (o no
cambian) en el tiempo. Ej: la identidad de un objeto, la masa
de una extremidad.
Movimiento
Humano
Enfoque
Cognitiv
o
Teoría Computacional:
Modelos Internos
Movimiento
Humano
Enfoque
Cognitiv
o
• Mecanismos neurales que pueden imitar la información sensorio-motora.
• El SNC modela internamente al Sistema Sensorio-motor
• El SNC computa y controla las señales para producir patrones adecuados de fuerza
Modelo Directo
 Modela la relación entre las acciones motoras y sus
consecuencias sensoriales.
 Su rol principal es predecir el comportamiento del
cuerpo y del mundo y las consecuencias sensoriales de
estas.
Movimiento
Humano
Enfoque
Cognitiv
o
Modelo Inverso
 A partir de las consecuencias deseadas se
implementan las acciones motoras.
 Se genera un programa motor a partir del conocimiento
del estado del sistema y de la tarea a realizar
 O sea, se utiliza la posición actual y la deseada del
cuerpo como input para estimar el comando motor
necesario que transforme la posición actual en la
posición deseada.
Movimiento
Humano
Enfoque
Cognitiv
o
Inferencia Bayesiana
1. Roger Enoka. Neuromechanics of Human
Movement, Capítulo 7. Multi-Joint Systems
2. Anne Shumway Cook. Motor Control, Capítulo
1. Teorías de Control Motor.
3. Bryan L. Riemann; Scott M. Lephart. The
Sensorimotor System, Part I: The Physiologic
Basis of Functional Joint Stability.
Bibliografía Recomendada

Clase7 sistemas multiarticulares

  • 1.
    ESTRATEGIAS DE MOVIMIENTO EN SISTEMAS MULTIARTICULARES Controldel Ritmo, Tensión y otras cualidades del Movimiento
  • 2.
    Sistemas Multi Articulares Comprometen Múltiples músculos que atraviesan diversas articulaciones.  ¿Cómo el SNC controla estos sistemas?  Teorías de Control Motor:  Intentan explicar el fenómeno.  Son grupos de ideas abstractas conectadas para describir procesos no observables.
  • 3.
  • 4.
  • 5.
    Teoría Refleja (Charles Sherrington, 1906) “Los reflejos son los elementos básicos del comportamiento complejo, pues éste resulta de la acción combinada de reflejos encadenados”.  No es capaz de explicar: 1. movimiento voluntario 2. movimiento en ausencia de estímulo. 3. movimientos rápidos.  Implicancias Clínicas: 1. Si los reflejos son base para el movimiento funcional, su evaluación ayudaría a predecir la funcionalidad del paciente e interpretarla según su ausencia o presencia.
  • 6.
    Teoría Jerárquica (Hughlings Jackson*) “El control está organizado de arriba abajo, de forma que cada nivel superior ejerce control sobre el nivel que está abajo”.  No es capaz de explicar: 1. La dominancia del reflejo en algunas situaciones.  Implicancias Clínicas: 1. “Cuando se ha dejado de integrar respuestas motoras desde centros superiores en los niveles inferiores se produce una actividad postural refleja Anormal”. Berta Bobath. *Esta teoría ha recibido aportes de muchos autores, pero Jackson es quien la inicia.
  • 7.
    Teoría de ProgramasMotores, CPG ( Wilson 1961, Bernstein 1967, Keele 1968)  “Ciertos patrones estereotipados de movimiento pueden ser activados por estímulos sensoriales o procesos centrales”.  “Si bien la acción refleja no es esencial para impulsar el movimiento, tendría una importante función moduladora”  Limitaciones: 1. No considera que la interacción del SNC con otros sistemas como el músculo esquelético o el ambiente puede afectar el control del movimiento.  Implicancias Clínicas: 1. Sugiere la importancia del Re Aprendizaje y el enfoque terapéutico tareas funcionales.
  • 8.
    Teoría de Sistemas (Bernstein1967)  “No se puede comprender el control neural del movimiento sin entender las características del sistemas que se está movimiento y las fuerzas externas e internas que actúan sobre éste.  El cuerpo es un sistema mecánico, con masa y expuesto a fuerzas externas e internas que incluyen a la inercia y al movimiento dependiente de fuerza.  Limitaciones: 1. Pese a que e muy completa, al considerar las contribuciones del sistema Nervioso y músculo esquelético, además de las fuerzas de gravedad e inercia al control del movimiento, aún no logra integrar la interacción del organismo y el ambiente  Implicancias Clínicas: 1. Remarca la importancia de comprender la Biomecánica humana. 2. La evaluación del paciente debe incluir revisión de los distintos sistemas y de la interacción de éstos.
  • 9.
    Teoría Ecológica ( Gibson1960)  “El sistema nervioso funciona como un Sistema Sensorio-Motor, que reacciona a las variables ambientales, para que un sistema de percepción/acción activamente explore el ambiente para satisfacer un objetivo”  Limitaciones: 1. Entiende el sistema nervioso como una interface organismo/ambiente, restándoles importancia a su organización y función.  Implicancias Clínicas: 1. La exploración activa de la tarea y el ambiente lleva al individuo a desarrollar variadas formas de cumplir dicha tarea. 2. La adaptabilidad implica nuevas formas de organizar el movimiento y la percepción.
  • 10.
    CPG: Patrones Generadores Centrales Circuitos Neuronales que producen patrones motores coordinados en ausencia de un feedback sensorial y en repuestas a inputs breves o “tónicos”.  Producen movimientos automáticos tales como:  Deglución  Respiración  Reacciones de Defensa  Locomoción
  • 11.
    CPG: Patrones Generadores Centrales El patrón motor generado por un CPG, es específico para el comportamiento motor que controla.  Esto implica un gran variedad de CPG.  Los CPG varían en organización, propiedades e interacción de las Neuronas que lo constituyen. Permite que el CPG use uno de muchos mecanismos para producir un BURST característico de Potenciales de acción.
  • 12.
    Flujo de Informaciónnecesaria para el movimiento, a través del Sistema nervioso Centros Superiores Otros sistemas Motores CPG Neuronas Motoras Músculos Conducta Motora Neuromoduladore s Estímulos Externos e Internos
  • 13.
     Para realizarmovimientos rítmicos el CPG debe producir un ritmo que resulta de la alternancia de activación de músculos agonistas y antagonistas .  El CPG debe ser capaz de variar la frecuencia de la salida y debe darle forma al patrón del movimiento. CPG: produce movimientos rítmicos
  • 14.
    Estrategias de Movimiento Son Patronesde activación neural que están asociados con el logro de alguno de los diferentes objetivos del movimiento  Surgen como resultado de la compleja interacción entre los centros supraespinales y la organización del sistema músculo esquelético.  Funcionan como secuencias de activación y combinaciones de músculos que pueden ser utilizados para desarrollar un movimiento deseado.  Las posibles soluciones son muchas más de las que se necesitan para la mayoría de los movimientos. Sistemas Multiarticulares, Estrategias de Movimiento
  • 15.
    El estudio delas estrategias de movimiento involucra la identificación de las señales de control enviadas por el sistema nervioso al músculo. Estrategias de Movimiento Sistemas Multiarticulares, Estrategias de Movimiento  Feedback  Feedforward  Control Servo  Hipótesis del Punto de Equilibrio  Hipótesis de LA Trayectoria e Equilibrio
  • 16.
    Características Principales Feedback yFeedforward  Feedback:  procesamiento continuo de la información aferente.  Provee respuestas controladas en todo momento.  Acciones que ocurren en respuesta a la detección sensorial de los efectos de un estímulo.  Feedforward:  Usa información aferente de manera intermitente.  Provee respuestas hasta que el control feedback es iniciado.  Acciones que ocurren durante la identificación del
  • 17.
    Control Servo 1. Generaseñales comando que son enviadas al sistema controlador. 2. El Loop Feedback intenta mantener la variable controlada en el valor que lo indica el sistema controlador. 3. El controlador feedforward funciona como Comparador. 4. Compara la magnitud de la variable controlada con el valor especificado por el controlador de alto nivel.
  • 18.
    Enfoque Cognitivo Teoría Computacional Cómputo:Proceso que implica números o cálculos (R.A.E) Movimiento Humano Enfoque Cognitiv o
  • 19.
    Integración Sensorio- Motora Modelos Computacionalespermiten relacionar las señales sensoriales con los comandos motores Existen diversas transformaciones (cálculos) para completar este proceso Movimiento Humano Enfoque Cognitiv o
  • 20.
    Modelos Internos Representaciones abstractasde diversas transformaciones que ocurren dentro del SNC Movimiento Humano Enfoque Cognitiv o
  • 21.
  • 22.
  • 24.
    Teoría Computacional  Conceptos Tarea  Estado del sistema  Representación compacta, con una baja dimensionalidad.  Contiene toda la información tiempo-variable relevante para predecir o controlar el futuro del sistema.  Contexto del movimiento  Conjunto de variables que cambian discretamente (o no cambian) en el tiempo. Ej: la identidad de un objeto, la masa de una extremidad. Movimiento Humano Enfoque Cognitiv o
  • 25.
    Teoría Computacional: Modelos Internos Movimiento Humano Enfoque Cognitiv o •Mecanismos neurales que pueden imitar la información sensorio-motora. • El SNC modela internamente al Sistema Sensorio-motor • El SNC computa y controla las señales para producir patrones adecuados de fuerza
  • 26.
    Modelo Directo  Modelala relación entre las acciones motoras y sus consecuencias sensoriales.  Su rol principal es predecir el comportamiento del cuerpo y del mundo y las consecuencias sensoriales de estas. Movimiento Humano Enfoque Cognitiv o
  • 27.
    Modelo Inverso  Apartir de las consecuencias deseadas se implementan las acciones motoras.  Se genera un programa motor a partir del conocimiento del estado del sistema y de la tarea a realizar  O sea, se utiliza la posición actual y la deseada del cuerpo como input para estimar el comando motor necesario que transforme la posición actual en la posición deseada. Movimiento Humano Enfoque Cognitiv o
  • 28.
  • 29.
    1. Roger Enoka.Neuromechanics of Human Movement, Capítulo 7. Multi-Joint Systems 2. Anne Shumway Cook. Motor Control, Capítulo 1. Teorías de Control Motor. 3. Bryan L. Riemann; Scott M. Lephart. The Sensorimotor System, Part I: The Physiologic Basis of Functional Joint Stability. Bibliografía Recomendada

Notas del editor

  • #4 Actualmente los 2 enfoques cuantitativos más importantes.
  • #13 El CPG está ubicado (en el circuito) entre los centros superiores y las neuronas motoras. Generalmente es activado por señales desde comandos de centros superiores y neuronas modulatorias. CPG también puede ser influenciado por el Feedback Sensorial y Hormonas (Neuromoduladores)
  • #18 Regulación: mantener constante una variable controlada
  • #19 La idea de la imagen es introducirnos en la definición de computación, computar el mundo que nos rodea para obtener cierta representación de él. Implica necesariamente la construcción de algo nuevo a través de diversas operaciones y/o cálculos. Definición RAE del concepto computacional o computar
  • #20 Para recalcar lo complejo que puede ser entender todas las transformaciones que deben suceder para generar el movimiento.
  • #22 Click en el nombre para cargar el video.
  • #23 Retomar la idea con que finaliza el video: los cálculos o computaciones que realiza el SNC para originar un movimiento acorde con su entorno no deja de ser trivial
  • #24 Imagen sacada y explicada en el video La idea es recordar lo “ruidoso” que es la información somatosensorial, la variabilidad de las tareas y lo variable de los programas motores (perturbaciones) por lo que se hace necesario preguntarse como el SNC logra solucionar este problema
  • #25 Ejemplo de estado del sistema: Si conozco la posición, velocidad y efecto de la pelota de tennis (esto es el “estado” del balón) puedo predecir la trayectoria completa que tendrá en el futuro sin la necesidad de conocer todas las variables que conforman a la pelota de tennis (el comportamiento de cada uno de sus átomos por ejemplo). Esto se debe a que nuestro SNC “conoce” las leyes físicas fundamentales que rigen la naturaleza. Ejemplo de Contexto del Movimiento: Todo lo que cambie muy poco en el tiempo o no cambie: el peso de un balón, la masa de un objeto, etc NUESTRA HABILIDAD DE GENERAR COMPORTAMIENTOS MOTORES PRECISOS Y APROPIADOS SE BASA EN LA CONFECCIÓN DE NUESTROS COMANDOS MOTORES SEGÚN EL CONTEXTO DE MOVIMIENTO IMPERANTE O ACTUAL.
  • #27 Se relaciona con el concepto de feedback
  • #28 Se relaciona con el concepto de feedforward
  • #29 Imagen sacada y explicada en el video