UNIVERSITA’ DI MODENA E REGGIO EMILIA
Facoltà di Medicina e Chirurgia
Dipartimento di scienze biomediche
biomediche,,
metaboliche e neuroscienze
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DISABILITA’ E SPORT
Modena 10 maggio 2013
Nuove strategie di controllo
motorio: implicazioni nella
riabilitazione e nello sport
Adriano Ferrari
Cattedra di Medicina Riabilitativa
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Funzione
Insieme di atti interconnessi per
ottenere un particolare obiettivo
biologico (Jackson, 1874)
Attività adattiva complessa di un
organismo volta all’attuazione di un
compito fisiologico o psicologico
(Anokhin, 1935)
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Il cervello conosce i muscoli (A Bain 1855)
Il cervello conosce i movimenti (K Brodman 1909)
Il cervello conosce le azioni (N Bernstein 1967)
Il cervello conosce gli scopi (G Rizzolatti 1996)
Da un punto di vista funzionale, il compito della corteccia
motoria è quello di codificare lo scopo degli atti motori,
cioè di trasformarli in azioni
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Percezioni
Recettore passivo vs ambiente attivo
es. recettore termico, dolorifico, ecc
Recettore attivo vs ambiente passivo
es. recettore retinico, cocleare, ecc
Recettore attivo vs ambiente attivo
es. affordances
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Affordances
L’ambiente va considerato un insieme di
possibilità per l’azione (di indizi, di
suggerimenti, di occasioni) che
l’organismo è in grado di rilevare
JJ Gibson 1979
Approccio ecologico: Van der Meer 1999
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Apprendimento
L’apprendimento è una
funzione trasmessaci
geneticamente allo scopo di
farci acquisire, attraverso
l’esposizione ad esperienze
significative più o meno
guidate, quanto non è stato
geneticamente previsto.
(A Milani Comparetti)
Lo sport è una funzione tipicamente appresa
Neuroni mirror
Nella scimmia (macaca nemestrina) è stata
recentemente scoperta da Rizzolatti e coll.
una popolazione di neuroni, detti neuroni
specchio, che codifica non semplici
movimenti, ma atti motori finalizzati e che
è in grado di attivarsi se viene compiuta una
certa azione, ma anche quando la stessa
viene vista fare da altri, oppure viene
evocata da un suono o soltanto immaginata.
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Neuroni mirror
Pur essendo situati in un’area motoria,
questi neuroni sono in grado di attivarsi in
modo multimodale e di combinare
percezione ed azione
Sono stati chiamati “specchio” poiché sono
in grado di rispecchiare nel cervello
dell’osservatore l’azione osservata e di
evocare i piani motori necessari affinché
l’osservatore possa compiere da sé l’azione
osservata (imitazione)
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Neuroni mirror
Il concetto posto alla base del sistema dei
neuroni specchio è che l’osservazione attiva una
rappresentazione facente parte del repertorio motorio
dell’osservatore
Grazie al meccanismo che compara osservazione ed
esecuzione, l’osservatore diviene capace di tradurre
immediatamente l’informazione ricevuta in formato visivo
nei parametri motori necessari per la riproduzione del
modello osservato
Per l’uomo la valenza maggiore dell’imitazione consiste
nella capacità di apprendere cercando di riprodurre azioni
nuove mostrate da altri, generalmente esperti di queste
azioni
L Fogassi
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Neuroni mirror
I neuroni specchio forniscono una
spiegazione neurofisiologica plausibile per
forme complesse di cognizione e di
interazione sociale. Nell’aiutarci a
riconoscere le azioni delle altre persone e
ad imitarle, i neuroni specchio ci aiutano
anche a riconoscere e comprendere le
ragioni più profonde che stanno dietro a
quelle stesse azioni, le intenzioni, le
emozioni ed i sentimenti degli altri.
Iacoboni 2008
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Neuroni mirror
Comprensione della dinamica di un’azione
eseguita da altri
Comprensione del significato dell’azione
osservata
Riconoscimento dell’intenzione dell’attore
Ri-programmazione potenziale dell’azione
osservata da parte dell’osservatore
Comunicazione attraverso i gesti (mimo),
tipica degli esseri umani (intransitiva)
Allenamento mentale (azione immaginata ma
non eseguita)
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Neuroni mirror
Il ruolo dei neuroni specchio nella
intersoggettività sta sia nella comprensione
delle emozioni delle altre persone, sia nel
porsi in empatia con esse (V Gallese)
I neuroni specchio si attivano quando vediamo
gli altri esprimere le proprie emozioni come
se fossimo noi stessi a porre in atto quelle
espressioni facciali (M Iacoboni)
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Neuroni mirror
L’attività dei neuroni specchio costituisce
un indice del nostro senso di appartenenza
a un gruppo sociale, i cui membri sentiamo
essere più simili a noi di altre persone
Consente l’interdipendenza fra sé e l’altro,
modella le interazioni sociali tra gli
individui, il cui l’incontro concreto del sé
con l’altro diventa il senso esistenziale
condiviso che li lega profondamente
Iacoboni 08
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Neuroni mirror
I neuroni specchio svolgono un ruolo
essenziale ai fini del nostro bisogno di
adattarci al contesto sociale in cui
viviamo nel modo più fluido possibile ,
ci aiutano a riconoscere le azioni degli
altri, a imitarli, a capire le loro
intenzioni e i loro sentimenti
Iacoboni 2008
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Aforisma
L’uomo ragionevole adatta se stesso al mondo,
quello irragionevole insiste nel cercare di
adattare il mondo a sé stesso. Così il
progresso dipende dagli uomini irragionevoli
George Bernard Shaw
Neuroni canonici
I neuroni “canonici” permettono di organizzare la
prestazione motoria a partire dalle caratteristiche
dell’oggetto e del contesto in cui questo è collocato
(setting)
Rappresentano il vocabolario degli engrammi
motori che stanno alla base delle azioni possibili
(Affordances, JJ Gibson 1979)
Nel “vocabolario degli engrammi motori” alcune
popolazioni di neuroni costituirebbero le parole
indicanti il fine dell’azione, altre la modalità della
sua esecuzione, altre ancora la ripartizione
temporale dell’atto nei suoi movimenti basilari
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Engramma motorio
Rappresentazione centrale dell’azione. Sarebbe
depositato contemporaneamente a diversi livelli del
SNC: nella corteccia cosciente è probabilmente
depositata l’idea dell’andamento generale dell’azione e
del suo risultato; ai diversi livelli corticali secondari e
sottocorticali sarebbero invece rappresentate le
caratteristiche meccaniche dell’azione, le sequenze
che compongono l’azione, le combinazioni muscolari
necessarie a produrla, ecc. Naturalmente queste
rappresentazioni non sarebbero statiche ed
immutabili ma in continua trasformazione ed
adattamento dinamico (ri-attualizzazione)
(Giorn. Ital. Med. Riab. 1996 109 - 118)
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Neuroni canonici
Questo “vocabolario” si costituisce
lentamente nel tempo a partire dall’infanzia
grazie a un processo di apprendimento
basato sul successo dell’atto motorio che
seleziona automaticamente i neuroni, e
dunque le azioni, dotati di maggior efficacia
nell’interagire con un certo oggetto. In
questo modo si spiega il fatto che la nostra
interazione con gli oggetti finisca per
essere sempre la stessa.
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Neuroni canonici
I neuroni canonici si attivano alla vista di
determinati oggetti afferrabili, i neuroni
specchio nel vedere azioni di afferramento
I neuroni canonici mettono in relazione il
campo recettivo cinestesico con quelli
tattile e visivo
Scaricano per movimenti compiuti sia con la
mano destra, sia con la sinistra, sia con la
bocca
Si ritiene che essi siano responsabili della
mappa dello spazio peri-personale, cioè
della mappa delle azioni potenziali eseguibili
dal corpo stesso
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Neuroni canonici
Sono in relazione non con i muscoli utilizzati
ma con il tipo di afferramento compiuto:
pinza di precisione piuttosto che presa a
mano piena, sono cioè sensibili alle
dimensioni degli oggetti afferrabili
Esiste una stretta correlazione fra azione
e percezione: quelli che si attivano per gli
oggetti di piccole dimensioni non si attivano
per quelli più grandi e viceversa
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Neuroni canonici
Possono essere classificati in base al tipo di
azione e alla sua efficacia, per esempio
neuroni che si attivano con il fine di
afferrare o con quello di strappare, per
una presa di forza piuttosto che per una
presa di precisione, oppure in relazione alle
diverse fasi dell’azione, per esempio la
fase di anticipazione piuttosto che quella di
presa effettiva
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Neuroni canonici
La vista di un oggetto non è altro che
una forma preliminare di azione, che
lo identifica in funzione delle
possibilità motorie che contempla, in
virtù delle sue proprietà visuomotorie, indipendentemente dall’esito
effettivo dell’azione
Affordances di JJ Gibson
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Aforisma
La verità viene dai sensi, ma non è nei sensi:
è nell’oggetto sensibile come in specchio,
nella ragione per argomentazione,
nell’intelletto per modo di principio e conclusione,
nella mente in propria e viva forma
Giordano Bruno
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Sistema mirror e riabilitazione
La scoperta del sistema mirror ha permesso di
sperimentare un nuovo approccio terapeutico alla
disabilità: l’Action Observation Therapy
L’impiego del computer e del televisore esercita di per
sé una forte attrazione per i bambini sani ed in larga
misura anche per quelli disabili
La possibilità di costruire programmi
su misura per i diversi tipi e gradi di
compromissione motoria, di
differenziare e di pianificare le
abilità da acquisire rappresenta un
approccio terapeutico innovativo
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Vantaggi del sistema mirror
Osservazione e imitazione sono capacità implicite nei
bambini, anche in quelli con disabilità motoria
Permettono di attingere dall’esperienza degli altri
semplificando la comprensione dell’azione e riducendo il
tempo di apprendimento rispetto ad altri metodi di
rieducazione. L’apprendimento è automatico
Permettono di emulare l’azione osservata,
reinterpretandone lo scopo secondo le
caratteristiche personali (emozionali
quanto esecutive)
imitazione vs emulazione
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Vantaggi del sistema mirror
• Multimodalità di attivazione sensoriale (visiva,
uditiva, propriocettiva)
• Ampia distribuzione anatomica della rete con
possibilità di ingresso da più punti
• Aumento della eccitabilità del tratto
corticospinale anche in assenza della esecuzione
dei movimenti (allenamento mentale)
• Stretta associazione con movimenti appresi
ecologicamente significativi (azioni sensate)
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Significato terapeutico
dell’uso dei mirror
Attingere all’esperienza degli altri
superando il limite imposto dalle proprie
memorie procedurali (componenti top
down) evitando di reiterare l’erore
Eludere l’influenza esercitata
dall’apparato locomotore (componenti
bottom up) sull’organizzazione delle
azioni possibili
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Rieducazione per imitazione
Occorre presentare al bambino disabile il
modello della normalità, enfatizzandolo
opportunamente, o il modello della patologia
al meglio delle soluzioni possibili ?
A che punto i programmi immaginati
combinano con le possibilità esecutive
possedute dall’apparato locomotore ?
Che peso hanno le strategie individuali
(coping solutions), performance che esulano
dal modello in quanto individuali ?
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LAMBDA
Laboratorio Analisi del Movimento Bambino DisAbile
Nel nostro laboratorio di analisi del movimento abbiamo
potuto osservare che in seguito alla visione di video
terapeutici (Action Observation Therapy), nei bambini
emiplegici con mano meno compromessa (mano
semifunzionale) migliora la performance, mentre in quelli
con mano più compromessa (mano sinergica) migliora la
qualità del risultato prodotto, anche a costo di un
rimaneggiamento dell’intera esecuzione del gesto dal
punto di vista cinematico
Questa osservazione è fondamentale in riabilitazione perché consente
di separare l’idea di proporre terapeuticamente schemi di normalità
dall’idea di adattare schemi patologici allo scopo di migliorare il
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risultato funzionale dell’azione intrapresa
LAMBDA
Laboratorio Analisi del Movimento Bambino DisAbile
• pattern normale
• pattern semplificato
• pattern patologico
adattato
• pattern patologico
selvaggio
Entrambi questi risultati sono riconducibili
all’apprendimento mediato dal sistema dei neuroni mirror
e sostengono l’efficacia dell’Action Observation Therapy
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Epilogo
Fundamentals of Human
Neurophysiologie
B Kolb and IQ Wishav
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Grazie
33
