Coordenação motora - Motor coordination

A coordenação motora é o movimento orquestrado de várias partes do corpo, conforme necessário para realizar as ações pretendidas , como caminhar. Essa coordenação é obtida ajustando-se os parâmetros cinemáticos e cinéticos associados a cada parte do corpo envolvida no movimento pretendido. As modificações desses parâmetros normalmente dependem do feedback sensorial de uma ou mais modalidades sensoriais ( ver: integração multissensorial ), como propriocepção e visão.

Propriedades

Grandes graus de liberdade

O movimento coordenado e direcionado para o objetivo das partes do corpo é inerentemente variável porque existem muitas maneiras de coordenar as partes do corpo para atingir a meta de movimento pretendida. Isso ocorre porque os graus de liberdade (DOF) é grande para a maioria dos movimentos devido a muitos neuro-associados músculo-esqueléticas elementos. Alguns exemplos de movimentos não repetíveis são apontar ou levantar da posição sentada.

Complexidade

A complexidade da coordenação motora passa despercebida nas tarefas cotidianas, como na tarefa de pegar e despejar uma garrafa de água em um copo. Essa tarefa aparentemente simples é, na verdade, composta de várias tarefas complexas. Por exemplo, esta tarefa requer o seguinte:

(1) alcançar corretamente a garrafa de água e, em seguida, configurar a mão de uma forma que permita agarrar a garrafa.

(2) aplicar a quantidade correta de força de preensão para agarrar a garrafa sem esmagá-la.

(3) coordenar os músculos necessários para levantar e articular a garrafa de modo que a água possa ser despejada no copo.

(4) encerrar a ação colocando a garrafa vazia de volta na mesa.

A coordenação mão-olho também é necessária na tarefa acima. Há coordenação simultânea entre o movimento das mãos e dos olhos, ditado pela integração multissensorial das informações proprioceptivas e visuais. Níveis adicionais de coordenação são necessários dependendo se a pessoa pretende beber do copo, dar a outra pessoa ou simplesmente colocá-lo na mesa.

Tipos de coordenação motora

Entre membros

A coordenação entre os membros preocupa-se com a forma como os movimentos são coordenados entre os membros. Ao caminhar, por exemplo, a coordenação entre os membros se refere aos padrões espaço-temporais associados ao movimento das pernas. Trabalhos anteriores em vertebrados mostraram que padrões distintos de coordenação entre os membros, chamados de marcha , ocorrem em diferentes faixas de velocidade de caminhada para minimizar o custo de transporte. Como os vertebrados, os invertebrados, como os insetos de seis patas, alteram a coordenação entre as pernas de uma maneira dependente da velocidade, mas os padrões de coordenação resultantes seguem um continuum.

Em tarefas bimanuais (tarefas envolvendo duas mãos), verificou-se que os segmentos funcionais das duas mãos estão perfeitamente sincronizados. Uma das teorias postuladas para essa funcionalidade é a existência de um "esquema de coordenação" superior que calcula o tempo necessário para realizar cada tarefa individual e o coordena usando um mecanismo de feedback . Existem várias áreas do cérebro que contribuem para a coordenação temporal dos membros necessários para tarefas bimanuais, e essas áreas incluem o córtex pré-motor (PMC), o córtex parietal , o córtex motor mesial, mais especificamente a área motora suplementar ( SMA), o córtex motor cingulado (CMC), o córtex motor primário (M1) e o cerebelo .

Vários estudos propuseram que a coordenação entre membros pode ser modelada por osciladores de fase acoplados , um componente chave de uma arquitetura de controle de gerador de padrão central (CPG) . Neste quadro, a coordenação entre os membros é ditada pela fase relativa dos osciladores que representam os membros. Especificamente, um oscilador associado a um membro específico determina a progressão desse membro ao longo de seu ciclo de movimento (por exemplo, ciclo de passos ao caminhar). Além de direcionar o movimento relativo do membro para a frente, o feedback sensorial pode ser incorporado à arquitetura CPG. Esse feedback também dita a coordenação entre os membros, modificando independentemente o movimento do membro sobre o qual o feedback está atuando.

Intra-membro

A coordenação intra-membro envolve orquestrar o movimento dos segmentos do membro que constituem um único membro. Esta coordenação pode ser alcançada controlando / restringindo as trajetórias articulares e / ou torques de cada segmento do membro, conforme necessário para atingir o movimento geral do membro desejado, conforme demonstrado pelo modelo do espaço articular. Alternativamente, a coordenação intra-membro pode ser realizada apenas controlando a trajetória de um efetor final, como uma mão. Um exemplo desse conceito é o modelo de jerk mínimo proposto por Neville Hogan e Tamar Flash, que sugere que o parâmetro que o sistema nervoso controla é a trajetória espacial da mão, garantindo que ela seja maximamente lisa. Francesco Lacquaniti , Carlo Terzuolo e Paolo Viviani mostraram que a velocidade angular da ponta de uma caneta varia com a potência de dois terços da curvatura do caminho ( lei de potência de dois terços ) durante o desenho e a caligrafia. A lei de potência de dois terços é compatível com o modelo de jerk mínimo, mas também com geradores de padrão central . Posteriormente, foi demonstrado que o sistema nervoso central se dedica à sua codificação. É importante ressaltar que as estratégias de controle para o movimento direcionado ao objetivo dependem da tarefa. Isso foi demonstrado testando duas condições diferentes: (1) os sujeitos moveram o cursor na mão para o alvo e (2) os sujeitos moveram suas mãos livres para o alvo. Cada condição apresentou trajetórias diferentes: (1) caminho reto e (2) caminho curvo.

Olho-mão

A coordenação olho-mão está associada à forma como os movimentos oculares são coordenados e influenciam os movimentos das mãos. Trabalhos anteriores implicaram o movimento dos olhos no planejamento motor do movimento das mãos direcionado para uma meta.

Aprendizagem de padrões de coordenação

As páginas a seguir são recomendadas para entender como os padrões de coordenação são aprendidos ou adaptados:

Quantificando a coordenação inter-membro e intra-membro

Consulte o estudo da locomoção animal

Teorias Relacionadas da Coordenação Motora

Sinergias musculares

Nikolai Bernstein propôs a existência de sinergias musculares como uma estratégia neural de simplificar o controle de vários graus de liberdade. Uma sinergia muscular funcional é definida como um padrão de coativação de músculos recrutados por um único sinal de comando neural. Um músculo pode fazer parte de várias sinergias musculares e uma sinergia pode ativar vários músculos. O método atual de encontrar sinergias musculares é usando análises estatísticas e / ou de coerência em sinais EMG ( eletromiografia ) medidos de diferentes músculos durante certos movimentos. Um número reduzido de elementos de controle (sinergias musculares) são combinados para formar um continuum de ativação muscular para controle motor suave durante várias tarefas. A direcionalidade de um movimento tem efeito sobre como a tarefa motora é realizada (ou seja, andar para frente vs. andar para trás, cada um usa diferentes níveis de contração em diferentes músculos). Além disso, acredita-se que as sinergias musculares limitam o número de graus de liberdade ao restringir os movimentos de certas articulações ou músculos (sinergias de flexão e extensão). No entanto, a razão biológica para as sinergias musculares é debatida.

Hipótese múltipla não controlada

Outra hipótese propõe que o sistema nervoso central não elimina os graus de liberdade redundantes , mas os utiliza para garantir o desempenho flexível e estável das tarefas motoras às custas da variabilidade motora. A hipótese do manifold não controlado (UCM) fornece uma maneira de quantificar uma "sinergia muscular" nesta estrutura. Essa hipótese define "sinergia" de maneira um pouco diferente daquela declarada acima; uma sinergia representa uma organização de variáveis ​​elementares (graus de liberdade) que estabiliza uma variável de desempenho importante. Variável elementar é a menor variável sensível que pode ser usada para descrever um sistema de interesse em um nível selecionado de análise, e uma variável de desempenho se refere às variáveis ​​potencialmente importantes produzidas pelo sistema como um todo. Por exemplo, em uma tarefa de alcance de múltiplas articulações, os ângulos e as posições de certas articulações são as variáveis ​​elementares e as variáveis ​​de desempenho são as coordenadas do ponto final da mão.

Esta hipótese propõe que o controlador (o cérebro) atua no espaço de variáveis ​​elementares (ou seja, as rotações compartilhadas pelo ombro, cotovelo e punho nos movimentos do braço) e seleciona as variedades viáveis ​​(ou seja, conjuntos de valores angulares correspondentes a uma posição final ) Essa hipótese reconhece que a variabilidade está sempre presente no movimento e a categoriza em dois tipos: (1) variabilidade ruim e (2) variabilidade boa. A má variabilidade afeta a variável de desempenho importante e causa grandes erros no resultado final de uma tarefa motora, e a boa variabilidade mantém a tarefa de desempenho inalterada e leva a um resultado bem-sucedido. Um exemplo interessante de boa variabilidade foi observado nos movimentos da língua, responsáveis ​​pela produção da fala. O nível de rigidez do corpo da língua cria alguma variabilidade (em termos dos parâmetros acústicos da fala, como formantes), mas essa variabilidade não prejudica a qualidade da fala. Uma das possíveis explicações pode ser que o cérebro só funciona para diminuir a variabilidade ruim que impede o resultado final desejado, e o faz aumentando a variabilidade boa no domínio redundante.

Outras páginas relevantes

Referências