movimiento voluntario

Planificación y ejecución de actos motores voluntarios

Pablo Burgos C.

Preguntas objetivo•¿Cómo el SNC es capaz de controlar las múltiples variables kinéticas y kinemáticas durante la realización del movimiento voluntario?

• ¿Cuál es el rol de la postura en el movimiento voluntario?

• ¿Cuál es el componente voluntario durante el movimiento orientado a tareas?

•¿Cual es la diferencia entre planificación y ejecución?

• ¿Qué estructuras y de que modo intervienen durante la planificación de movimiento voluntario?

•¿Qué estructuras y de que modo intervienen durante la ejecución de movimiento voluntario?

Mundo real v/s “Mundo cerebral”

Feldman 2006

¿Que son los actos motores voluntarios?

• “Intencional” o “dirigido a un objetivo o tarea”

• Distintos a reflejos y patrones motores ritmicos

• Mejoran significativamente con la práctica

• Desde la identificación hasta la tarea real

(Bouisset & Do, 2008)

fMRI, electrofisiología

biomecánica

¿Cómo el SNC es capaz de controlar las múltiples variables kinéticas y kinemáticas durante la realización del movimiento voluntario?

• Problema principal: multiples grados de libertad (N.Bernstein)

• Intentos de solución– Programas motores– Control kinético– Control kinemático– Pto. de equilibrio– Modelos Internos

Programas motores (Karl Lashley,1951)

• Estos programas controlan varios grados de libertad

• El proceso de feedback es lento

• Patrones de EMG no fueron afectados por 100 a 150 ms después de un bloqueo mecánico inesperado

• El tiempo de reacción incrementa con la complejidad del movimiento

• Deaferenciación

Schmidt & Lee, 2005

problema de almacenamiento problema de los nuevos

movimientos

Escuela kinetica

Fuerza, biomecanica, torques multiples

• Clara relación entre actividad neuronal y fuerza muscular

• Entre actividad celular y posición de las extremidades y la importancia de la dirección (Evarts, Cheney & Fets, Hepp & Reymond y Thach)

• Músculos aislados o movimientos de una articulación versus movimientos naturales

Riehle & Vaadia, 2005

Escuela kinematica• Fuerte relación entre la tasa de descarga

neuronal y la dirección de movimiento del brazo

• Disociación dirección de los movimientos del brazo, de los músculos activados. 1/3 de células en M1 de monos estuvo relacionada con la activación muscular.

• Disociación de actividad muscular, postura y dirección del movimiento durante un tarea de movimiento de muñeca en dos dimensiones. El 25% de las células tenia propiedades “musculares”, mientras que aproximadamente el 50% estaba relacionada con la dirección del movimiento,

(Georgopoulos et al., 1982; Georgopoulos, 1988)

• Codificación de parámetros kinématicos como posición, velocidad y aceleración.(Ashe & Georgopoulos, 1994)

• Más de una variable puede ser codificada en la actividad de las neuronas

• El vector de población de Georgopoulos, ha sido resistente a cambios en la posición del brazo.

• En 3D, el vector de población parece ser modulado por la biomecánica de las extremidades.(Riehle & Vaadia, 2005)

¿músculos o movimientos?

Modelos internos

Lalazar 2008

Hipótesis Punto de equilibrio

¿Cuál es el rol de la postura en el movimiento voluntario?

AP, APA, APE, APP

Estabilización, desestabilización

Control independiente

(Bouisset & Do, 2008)

¿Cuál es el componente voluntario durante el movimiento orientado a tareas?

• Voluntario-automático

• Experimento de Libet(1991)

• componente automático y componente voluntario

• concientes de los efectos de nuestras acciones pero no de los procesos que determinan el movimiento

(Freund, 2002; Hallett, 2007)

Una Pausa

¿Cual es la diferencia entre planificación y ejecución?

• En terminos temporales

• Cualidad diferente

• Paradigma de preparación

• Registros extracelulares en monos

• área manual de la corteza motora primaria (M1)

• corteza premotora dorsal(PM)

• área 5 de la corteza parietal posterior(PA)

• áreas 1 y 2 de la corteza somatosensorial (S1).

Riehle & Vaadia, 2005

¿Qué estructuras y de que modo intervienen durante la planificación de movimiento voluntario?

• corteza premotora, motora suplementaria, motora primaria, prefrontal, frontal eye field, somatosensorial primaria, parietal, ganglios basales, cerebelo y coliculo superior.

• Para desarrollar la planificación del movimiento, varios procesos están interactuando, mecanismos de atención, intención, estimación de limitantes temporales y espaciales, anticipación, motivación, juicio, decisión, inhibición y preparación del movimiento.(Riehle & Vaadia, 2005)

¿Qué estructuras y de que modo intervienen durante la planificación de movimiento voluntario?

Riehle & Vaadia, 2005

¿Qué estructuras y de que modo intervienen durante la planificación de movimiento voluntario?

Riehle & Vaadia, 2005

¿Qué estructuras y de que modo intervienen durante la planificación de movimiento voluntario?

Riehle & Vaadia, 2005

Riehle & Vaadia, 2005

¿Qué estructuras y de que modo intervienen durante la ejecución de movimiento voluntario?

(Georgopoulos et al., 1982; Georgopoulos, 1988)

¿Qué estructuras y de que modo intervienen durante la ejecución de movimiento voluntario?

Codificación Codigo de

poblaciones Sincronia

Integración SM en Corteza cerebral

Ejecución Motora

PlanificaciónDecisiones

Sensorio/Perceptual

Aprendizaje secuencial

Hikosaka, et al. 2002

Etapa cognitiva(cortezas)

Etapas asociativas y autonomas(loops Gb y CB)

Etapas asociativas y autonomas(loops Gb y CB)

Núcleos de la Base

Desinhiben áreas de las cortezas motoras, permiten que el movimiento ocurra

Apagan actividad postural y permiten el movimiento voluntario

Involucrados en fragmentos de secuencias de movimientos

Previenen movimientos sin recompensa

Cognición y memoria

Cerebelo

Cerebelo motor

- Vestibulocerebelo

equilibrio y movimientos oculares

- Espinocerebelo

Ventral control postura y marcha

Lateral control movimientos coordinados rápidos

- Cerebrocerebelo

Planificación , programación y control de la ejecución del movimiento

Aprendizaje motor

Cerebelo cognitivo

Memoria, aprendizaje, conducta emocional

Conclusión

•Codificación•Frecuencia de descarga•Código de poblaciones•Sincronía neuronal•Redes distribuidas•Tareas ecológicas ( múltiples segmentos orientados a tareas ecológicas)•Cognición motora

Gracias

¿?