ALCANCES, AGARRE Y MANIPULACIÓN NORMAL
INTRODUCCIÓN Las EESS además de ser importantes en actividades que implican manipulación, son relevante en actividades como gatear, caminar, recobrar el balance y la habilidad de proteger el cuerpo de algún daño cuando no es posible recobrar el balance.
EL control de la EESS para el balance y la marcha contribuye a tres factores en el procesamiento sensoriomotor. 1) Limitaciones individuales, incluyen edad, experiencia con la tarea y presencio o ausencia de patología
2) El tipo de tarea (Agarra, apuntar, tocar, lanzar)
3) Limitaciones ambientales incluyendo limitaciones propias del objeto a manipular,
ELEMENTOS CLAVES PARA EL ALCANCE, MANIPULACIÓN Y AGARRE Localizar el objetivo como una referencia visual: •Requiere coordinación
del movimiento ojo, cabeza que será esencial en guiar el movimiento de la mano.
Agarre implica lograr empuñadura, agarrar y liberar.
Alcanzar, involucra el transporte de la mano y el brazo al igual que un soporte postural
Habilidades intrínsecas de la mano.
COMPONENTES Musculo esqueléticos:
Neurales:
•Rango articular •flexibilidad columna •propiedades musculares
•Procesos motores: Coordinación ojo,
•relaciones biomecánicas.
•Procesos Sensoriales: Coordinación
cabeza, tronco y brazo tanto para la fase de transporte y agarre
visual, vestibular, y somatosensorial •Representación interna afecta al mapeo de la sensación para la acción •Procesos de alto nivel: adaptación y anticipación de funciones manipulativa
PRINCIPIOS EN EL CONTROL DE MOVIMIENTO control de movimiento Fedwardad versus fedback
EL feedback control implica input desde sistemas sensoriales (Visual o somatosensorial) los cuales son comparados con la señal de referencia, representada como un estado deseado del sistema. (posición del brazo)
LA diferencia entre el input sensorial y la señal de referencia( señal error) es usada para actualizar la salida del sistema (músculos controlan el brazo)
CONTROL DE MOVIMIENTO el feedfoward o control anticipatorio toma ventaja de la experiencia previa para predecir las consecuencias de la información sensorial que se recibe.
Esto ocurre antes de que los feedback sensoriales son estimulados y esto reduce la dependencia del feedback control
FEEDFOWARD VERSUS FEEDBACK
LOCALIZACION DE UN OBJETIVO Coordinación ojo-cabeza-tronco
Debemos localizar el objeto en el espacio. La visión es usada para localizar y guiar el movimiento de la mano. Involucra únicamente el movimiento de los ojos y cabeza cuando el objetivo se encuentra hacia la periferia.
e d e r r a g a l e e t n a a i c n e u c e S
: a i r e f i r e p l a n e o t je b o n u
Estudios demuestran que los mm del cuello se activan 20-40 msec antes que los de la miradaa
Movimiento de los ojos (Corta latencia pero se mueve rapidamente incluso antes que la cabeza par alocalizar el objetivo)
El movimiento de la cabeza es alrededor de 60-70% de ña distancia al objetivo. Pero esto varia segun la presicion y desempeño que se requiera
Objetos en un campo visual lejano requiere movimiento de ojo, cabeza y tronco
IMPLICANCIAS CLINICAS Entrenamiento puede enfocarse en el control de los distintos sistemas separadamente. Reentrenar ojo-cabezatronco con objetos lejos del campo visual, Reentrenar movimiento cabeza-ojos con objetos en la periferia visual Reentrenar los movimientos visuales al poner objetos dentro del campo visual
INTERACCION ENTRE MOVIMIENTO DE OJO Y MOVIMIENTO DE MANO ?
Los movimeintos ojos y la manos interactuan influyendo el uno de enlos el otro. Por ejemplo cuando acompañamos los movimientos de la mano con los ojos, los movimientos son mas presicios. Ademas un rastreo suave d la mirada hacia el objetivoaumenta la ganancia en que la mano alcance el objeto
COMPORTAMIENTO DE LAS CARACTERISTICAS CINEMATICAS DEL ALCANCE Y AGARRE EL comportamiento de la EESS varia dependiendo del objetivo de la tarea, si el objetivo es apuntar, la eESS se mueve como una unidad, pero si el objetivo es alcanzar y agarrar la mano se mueve de manera independiente de los otros segmentos de la EESS. La alcanzar un objeto se puede dividir el movimiento en dos partes: el componente de alcance El componente de agarre
Cuando se pide que agarre un objeto la fase de aceleración en el alcance es mas corta que la de desaceleración, al contrario de lo que pasaría si se le pide que golpeara un objeto.
Implicancia clínica: Entrenar pacientes con problemas en el alcance y agarre, realizando tareas diferencte y variando el objeto: •Alcanzar y apuntar •Alcanzar y agarrar •Alcanzar, agrrar y lanzar •Alcanzar, agarrar y manipular.
SISTEMAS QUE CONTRIBUYEN AL ALCANCE Y AGARRE
Se a demostrado tanto en mono como humano que las tres áreas de la corteza cerebral que son criticas en el alcance son
la corteza motora primaria
corteza premotora
áreas parietal posterior.
El cerebelo es importante para el contorl del feedback y feedfoward control,
SISTEMAS SENSORIALES La sensorialidad nos cuenta que pasa alrededor nuestro, como estas tu en el espacio y la disposicion de la articulaciones relativa una con otra, dadnos de esta manera un mapa de nuestro cuerpo en el espacio.
Los input sensoriales del sistema visual van a dos vías que estan relacionadas directamente con el objetivo del alcance. ona reconoce que es lo que esta siendo alcanzado (Percepcion y reconocimeinto del objeto) ---> Cx visual y temporal
Otra explica como el objeto se dispone en el espacio extrapersonal (Localizacion) y los sistemas de acción para la manipulación ---> cx visual y parietal
SISTEMAS SENSORIALES Una vez que se toma esta información sensorial se hace un plan de la acción en relacion al objetivo, que consiste en reclutar grupos musculares especificos.
Este plan es enviado al cerebelo y ganglios basales donde se modifica y refina el movimiento.
EL cerebelo envia este nuevo plan motor a la corteza motora u tronco cerebral, activando las vías motoras
sensorialidades usada para corregir errrores durante el movimiento, mejorar precision, mejorar el plan de movimiento.
Las vías reflejas se activaran para compensar el peso extra que no esperabas y activas mas motoneurona
VÍAS VISUALES RELACIONADAS CON REFERENCIAS VISUALES, ALCANCE Y MANIPULACIÓN Cuando nos movemos nuestros ojos para localizar un blanco estacionario ese objeto excita lugares sucesivos en la retina durante el movimiento.
A pesar de este cambio continuo en la entrada a través de la retina, percibimos un entorno visual estable Se ha demostrado que las neuronas en la corteza parietal utilizan información sobre el movimiento de los ojos previsto para actualizar la representación del cerebro del espacio visual. Las neuronas se anticipan las consecuencias de la retina del movimiento de los ojos previsto y cambian la representación cortical primero.
VÍAS VISUALES RELACIONADAS CON REFERENCIAS VISUALES, ALCANCE Y MANIPULACIÓN Vías Dorsales • Cx visual -> Cx parietal • Información en todas las fases
del movimiento de alcance, incluyendo la posición del objeto, estructura y orientación
Vías Ventrales • Cx visual -> Cx temporal • Conciencia sobre la experiencia
percepción visual destreza pero sin la percepción consciente de la orientación
• de Lesión permite agarre con
La comprensión de las características esenciales de percepción de un objeto a ser captado es tan importante como la capacidad de modificar alcance de adaptarse a esas características. Además, el tratamiento debe centrarse en la formación de los dos componentes de percepción y de acción del movimiento.
CX PARIETAL POSTERIOR Y TRANSFORMACIÓN SENSORIOMOTORA muestran tanto la actividad relacionada con sensorial y relacionados con el movimiento y por lo tanto puede estar implicada en procesos de transformación sensorirnotor involucrados en ambos movimientos oculares hacia el objeto para ser agarrado y alcance subsiguiente y captar los movimientos del objeto también. el LIP sirve como un área de procesamiento sensoriomotor o interfaz Para la producción de los movimientos oculares sacádicos hacia un objeto, además se encarga de la atención sensorial (necesario para alcanzar un objeto específico dentro del mapa sensoriomotor) y los movimientos oculares.
CX PARIETAL POSTERIOR Y TRANSFORMACIÓN SENSORIOMOTORA ¿Qué cálculos necesita el cerebro para hacer el fin de hacer un alcance exacto?
En primer lugar, es necesario determinar tanto la posición de la mano y la posición de destino.
El cerebro puede definir estas posiciones en términos de cualquiera de un sistema de ojo centrado en coordinar o con respecto a un sistema de coordinacion centrada en el cuerpo.
Entonces se puede calcular el error de motor, por ejemplo, el "vector de desplazamiento" en coordenadas de ojo centrado o un "vector de posición" en coordenadas centrado en la mano entre el objetivo y la mano
CX PARIETAL POSTERIOR Y TRANSFORMACIÓN SENSORIOMOTORA (1) la planificación del movimiento o lo que podría llamarse la "intención" para el movimiento (el objetivo del movimiento y el tipo de movimiento
La PPC está en diferentes tipos de transformaciones sensoriomotoras, incluyendo:
(2) la formación de modelos internos
(3) Transformaciones de coordenadas, como parte del proceso de llevar a cabo el plan de movimiento
PLANIFICACIÓN DE MOVIMIENTO Y MAPAS INTENCIONALES área de LIP (córtex intraparietal lateral) es especializada para la planificación saccade
área de MIP (intraparietales medial), también llamada la región alcance parietal (PRR), está especializada en la planificación de un alcance
zona AIP (intraparietal anterior) está especializada en la planificación de una idea
área MST (medial superiores temporal) es para la planificación de los movimientos oculares suave de persecución.
LESIONES EN ÁREAS PARIETALES Si el área de alcance, se inactiva hay un déficit en la formación de la mano antes de agarrar.
Pacientes con lesiones en la PPC lo que resulta en la ataxia óptica, implica dificultades en: •alcance en la dirección correcta •el posicionamiento de los dedos •ajuste de la orientación de la mano al llegar hacia un objeto. •adaptarse a su alcance para reflejar el tamaño del objeto que están recogiendo.
daños en el lóbulo parietal puede perjudicar la capacidad de los pacientes para usar información sobre el tamaño, la forma y orientación de un objeto para controlar la mano y los dedos durante un movimiento de agarre, a pesar de que esta misma información se puede utilizar para identificar y describir objetos. En particular, los pacientes con lesiones parietales superiores tienen problemas con la ampliación máxima abertura de agarre con el tamaño del objeto a ser captado. .
TRANSFORMACIONES DE COORDENADAS Cuando hacemos un movimiento en respuesta a un estímulo sensorial, es una hazaña increíblemente complejo. La primera tarea es identificar e interpretar los diferentes tipos de estímulos sensoriales los cuales se codifican en diferentes marcos de referencia.
Todos los marcos de coordenadas debe luego ser transformado en coordenadas de los músculos que se utilizarán para los ojos, la cabeza y los movimientos del brazo, que son los sistemas de ejecución finales de los movimientos.
el sistema nervioso resuelve este problema durante el proceso de planificación temprana utilizando el sistema de centrado en el ojo de coordenadas como un sistema de coordenadas común lo que facilita la coordinación ojo-mano, y también mejora la precisión de movimiento
TRANSFORMACIONES DE COORDENADAS El siguiente problema a resolver es la de convertir la información en coordenadas de las extremidades centrado para el alcance de sí mismo. Hay pruebas que sugieren que, al menos en algunos contextos, esto se resuelve mediante el uso de un esquema de transformación directa, utilizando ojo coordina para restar la posición de la mano actual desde la posición de destino actual (esto se puede ver en la Figura 16.5) y la creación de un motor vector en coordenadas de las extremidades.
ROL DEL FEEDBACK VISUAL EN EL AGARRE Y ALCANCE La función principal de información visual en alcanzar aparece estar relacionada con el logro de la precisión final.
la hipótesis de que la constancia de la posición del pulgar con relación a la muñeca durante alcance puede ser parte de una estrategia de proporcionar información de retroalimentación visual clara sobre el punto final de la extremidad.
¿Puede llegar a ocurrir aún en ausencia de la función de la corteza visual?
En lugar de pedir a los seres humanos con lesiones de la corteza visual, si pudieran ver un objeto, que les pidieron que tratar de apuntar a donde "adivinado" el objetivo sería. Se demostró que los sujetos no apuntan al azar; hubo una correlación significativa entre el puntero y posición de destino. Sin embargo, los sujetos mostraron constantes errores más grandes al alcanzar dentro de sus campos visuales ciegos. Por lo general superan con objetivos cuando se encontraban dentro de los 30 grados de la línea media y los undershot cuando estaban más allá de 30 grados (Perenin 8: Ieannerod, 1975; Wei.skrant2; et al., 1974).
SISTEMAS MOTORES
CORTEZA MOTORA PRIMARIA Y PREMOTORA La corteza parietal posterior esta involucrada en codificar los objetivos para el movimiento Esa información es enviada a la corteza motora primaria y premotora PPC y corteza premotora presentan diferencias y similitudes en su actividad • Neuronas en el área de agarre AIP y el área motora codifican acciones
de agarre en relación al objeto • AIP representan la acción entera mientras que neuronas premotoras se relacionan con una particularidad de la acción
CORTEZA MOTORA PRIMARIA Y PREMOTORA Neuronas en el área de agarre AIP y el área motora codifican acciones de agarre en relación al objeto
AIP representan la acción entera mientras que neuronas premotoras se relacionan con una particularidad de la acción
AIP codifica objetos en la coordinación visual
Corteza premotora codifica para coordinación corporal
VÍAS DESCENDENTES SEPARADAS PARA EL ALCANCE Y AGARRE
Un agarre exitoso requiere de la indemnidad de la corteza motora primaria y el tracto corticoespinal • Lesiones afectan el control individual de los dedos
durante el agarre • Lesiones NO afectan el control sinergista durante agarres poderosos • Neuronas de la corteza motora activadas durante movimientos finos se inactivan agarres poderosos
VÍAS DESCENDENTES SEPARADAS PARA EL ALCANCE Y AGARRE
Niños con lesiones piramidales muestran problemas con el componente agarre del alcance, aunque el componente transporte puede estar normal • Sugiere que núcleo rojo y núcleo reticular
controlarían músculos más proximales involucrados en el alcance • Así las vías piramidales se requerirían para control fino del agarre
VÍAS DESCENDENTES SEPARADAS PARA EL ALCANCE Y AGARRE
La misma información que va desde la corteza a la medula es enviada hacia el cerebelo (lóbulo intermedio) • Importante en el control del movimiento de la mano durante el agarre • Neuronas mas activas durante la extensión de la mano y agarre que durante un agarre simple
CONTRIBUCIONES MUSCULOESQUELÉTICAS
Los componentes musculoesqueléticos incluyen rango de movimiento, flexibilidad espinal, propiedades musculares y relaciones biomecánicas entre segmentos
Es esencial la movilidad de: Rotación escapular, movimientos cabeza humeral, supinación, flexión de codo (100° a 120°),hombro, extensión de muñeca, suficiente movilidad en la mano para agarrar y liberar
CONTRIBUCIONES MUSCULOESQUELÉTICAS Movimiento del tronco afecta la velocidad y trayectoria de la mano durante alcances
Aspectos motores del alcance:
Tono apropiado, fuerza muscular y coordinación
Estabilización escapular, caja torácica y cabeza humeral
Activación músculos del hombro, codo y muñeca para el transporte del brazo
Rotación de tronco se relaciona con la abducción horizontal de glenohumeral y retracción escapular
SOPORTE POSTURAL DEL ALCANCE Resulta clave el aprendizaje de ajustes posturales anticipatorios durante tareas bimanuales • Cerebelo • anticipatoria Daños cerebelares aumenta el tiempo de
la respuesta
Los requerimientos son tarea dependiente • Alcances en sedente
son menos demandantes que en bípedo
AGARRE
CLASIFICACIÓN DE PATRONES DE AGARRE Dependen de la características del objeto (forma, tamaño, localización, etc.) Napier (1956)
Agarre de fuerza Agarre de precisión
También importa la intención o el objetivo de la actividad
Un objeto cilíndrico puede ser usado para escribir y otro con la misma forma para martillar
CLASIFICACIÓN DE PATRONES DE AGARRE En un agarre de fuerza el pulgar se dirige hacia la palma para transmitir la fuerza al objeto Agarre de fuerza se subdivide en:
Agarre de gancho Agarre esférico Agarre cilíndrico
CLASIFICACIÓN DE PATRONES DE AGARRE
En un agarre de precisión las fuerzas se dirigen entre el pulgar y los demás dedos
Permite el movimiento de los objetos en relación a la mano y dentro de la mano
Existen dos requisitos para el agarre exitoso:
Adaptabilidad a las características del objeto El timing de movimiento de los dedos debe ser adecuado
CONTROL ANTICIPATORIO DE LOS PATRONES DE AGARRE
Existen dos categorías que afectan el preagarre:
Propiedades intrínsecas (forma, tamaño, textura) Propiedades extrínsecas o contextuales (orientación del objeto, distancia, localización)
La formación del agarre sucede durante la fase de transporte y es anticipatoria
TAREAS DE AGARRE Y LEVANTAMIENTO
Presenta cuatro etapas 1. 2. 3. 4.
Contacto entre los dedos y el objeto a levantar Fuerza de agarre y carga (en dedos) aumenta Fuerza de carga sobrepasa el peso del objeto y este se mueve Disminuye la fuerza de agarre y carga momentos antes del contacto objeto-superficie
TAREAS DE AGARRE Y LEVANTAMIENTO
El SNC se sirve de la experiencia y la información aferente para escoger los parámetros adecuados de agarre
El cerebelode pareciera en el control predictivo la fuerzaser declave agarre Podemos ver que una persona con hemiparesia posee un timing normal pero amplitudes de respuesta reducidas
COORDINACIÓN DE ALCANCE Y AGARRE Existe una relación fija entre apertura máxima y tiempo de movimiento (75-80% del tiempo se produce apertura máxima) Se ha visto que al cambiar las condiciones de un componente, se ve afectado el otro
Al cambiar el tamaño del objeto se afecta el componente transporte
Es necesario tratarlos juntos y por separado, además bajo distintos contextos y características de la tarea
RINCIPIOS GENERALES DEL E P CONTR OL NEUR AL DEL ALCANC Y AGARRE
CARACTERÍSTICAS INVARIANTES DEL MOVIMIENTO: PROGRAMAS MOTORES
Se refiere a que ciertas tareas podemos realizarla con distintas partes de nuestro cuerpo (por ejemplo, escribir una palabra) Los movimientos representado en cualquier base a reglas abstractas son usadas para activar set de musculatura
TIEMPO DE REACCIÓN PARA EL ALCANCE Y AGARRE
Tiempo de reacción: periodo entre estimulo y el comienzo de la actividad voluntaria
Suceden tres etapas
Depende de la cantidad de información a ser procesada, del conocimiento previo de la respuesta esperada, opciones de respuesta, etc.. Identificación del estimulo, selección de la respuesta y programación de esta
También se procesa en paralelo las características del movimiento (dirección y extensión)
LEY DE FITT Siempre que la precisión del movimiento del brazo o la distancia de este movimiento aumenten, el tiempo de movimiento aumenta A medida que la mano se acerca al objetivo el tiempo es necesario para actualizar la trayectoria de movimiento La relación esta en gran parte dada por las restricciones del sistema visual, en que es difícil traducir la percepción visual de manera precisa en un movimiento actual
PLANIFICACIÓN MOTORA
El SN podría planificar el alcance en relación a la secuencia de activación de músculos individuales (estrategia de coordinación muscular) Podría planear en relación coordinación articulación-ángulo.
SN planificaría en base a un set de coordinación intrínseca expresado en términos de ángulos articulares
PLANIFICACIÓN MOTORA
Esta la opción de planear los movimientos del brazo en términos de coordinarse con el punto final, usando coordenadas extrínsecas También se plantean los niveles de planificación en términos jerárquicos
Cinemática: organizaría en relación a geometría, como ángulos articulares y variables punto-final Cinético: organizaría en base a fuerzas como activación muscular o torques articulares
PLANIFICACIÓN MOTORA
Si usamos sólo coordenadas intrínsecas
La precisión del movimiento disminuye respecto a la posición final
Cuando el SN planifica por coordenadas puntofinal debe realizar “transformación cinemática inversa” (TKI)
Transforma coordenadas punto-final en coordenadas de rango articular Debe crear la trayectoria ajustando patrones activación muscular
PLANIFICACIÓN MOTORA
Se ha propuesto la planificación es por coordinación de rangos articulares que no requiere la TKI
Simplifica organización movimiento No obstante,ladebe hacer unadeltransformación dinámica inversa Transformaría las coordenadas de ángulos articulares en torques musculares y patrones de activación muscular
PLANIFICACIÓN MOTORA
Si es planeada en patrones de activación muscular
Planificación simplifica los problemas de la inversa cinemática y dinámica inversa No obstante, sólo se relacionan indirectamente con la posición articular final
EORÍAS DEVERSUS PROGRAMACIÓN T DISTANCIA LOCALIZACIÓN
TEORÍA CORRECCIONES MÚLTIPLES Pareciera que la trayectoria de movimiento es corregida en base al feedback visual Tiene el problema de que los movimientos dirigidos suelen tener solo una corrección y cuando estas se realizan no tienen una duración constante o proporcional de la distancia al objetivo Aplicación clínica: practicar movimientos lentos con gran precisión y dirigir la atención por guías visuales para localizar el objetivo
MODELOS DE LOS IMPULSOS VARIABLES DE SCHMIDT
Hipótesis: la fase inicial del movimiento, que involucra generación de fuerza impulso, es la mas importante que la fase final del movimiento
Aplicable a movimientos rápidos donde el feedback visual es muy lento Aplicación clínica: practicar movimientos rápidos con amplitudes variables. Aprende a programar fuerzas para movimientos rápidos y precisos
MODELO HIBRIDO: MODELO DEL IMPULSO INICIAL OPTIMIZADO
El sujeto realiza el primer movimiento hacia el objetivo, si es exitoso, es solo el movimiento. Si no es exitoso, se requiere otro movimiento con feedback visual durante lareentrenar trayectoriaa la persona Aplicación: es importante desempeñando tareas continuas con variaciones en velocidad y precisión
TEORÍAS DE PROGRAMACIÓN DE LA LOCALIZACIÓN
Puede ser:
Programación por distancia
Programación por final localización punto
TEORÍAS DE PROGRAMACIÓN DE LA LOCALIZACIÓN
Si los monos hubieran usado programa. por distancia, habría sido imposible porque aplicado pulso de habrían fuerzafija en el brazo, llevándolo al error
TEORÍAS DE PROGRAMACIÓN DE LA LOCALIZACIÓN
La programación por punto final, el SN programa el stiffness en los músculos agonistas y antagonistas El mono no necesita saber el punto de inicio El problema inicia al cambiar la posición del hombro
TEORÍAS DE PROGRAMACIÓN DE LA LOCALIZACIÓN
Esto no descarta el modelo de programación por distancia Ambos son validos, dependiendo del contexto
En movimientos rápidos de codo
Existe una activación del bíceps, luego del tríceps (controlar el movimiento) y finalmente del bíceps
En movimientos lentos se ve que la activación del bíceps es continua
