Motor koordinasyon - Motor coordination

Motor koordinasyon , yürüme gibi amaçlanan eylemleri gerçekleştirmek için gerektiği gibi birden fazla vücut parçasının düzenlenmiş hareketidir . Bu koordinasyon, amaçlanan harekete dahil olan her vücut parçasıyla ilişkili kinematik ve kinetik parametrelerin ayarlanmasıyla sağlanır . Bu parametrelerin modifikasyonları tipik olarak, propriyosepsiyon ve görme gibi bir veya daha fazla duyusal modaliteden ( bakınız: multisensory entegrasyon ) gelen duyusal geri bildirime dayanır .

Özellikler

Büyük Serbestlik Dereceleri

Vücut parçalarının hedefe yönelik ve koordineli hareketi doğal olarak değişkendir çünkü amaçlanan hareket hedefine ulaşmak için vücut parçalarını koordine etmenin birçok yolu vardır. Bunun nedeni, ilişkili birçok sinir-kas-iskelet sistemi elemanı nedeniyle çoğu hareket için serbestlik derecesinin (DOF) büyük olmasıdır . Tekrarlanamayan hareketlere bazı örnekler, otururken işaret etme veya ayağa kalkmadır.

karmaşıklık

Motor koordinasyonunun karmaşıklığı, örneğin bir şişe suyu alıp bardağa dökmek gibi günlük görevlerde fark edilmez. Bu görünüşte basit görev, aslında birden çok karmaşık görevden oluşur. Örneğin, bu görev aşağıdakileri gerektirir:

(1) su şişesine doğru şekilde uzanmak ve ardından eli şişeyi kavrayacak şekilde yapılandırmak.

(2) şişeyi ezmeden kavramak için doğru miktarda kavrama kuvveti uygulamak.

(3) suyun bardağa dökülebilmesi için şişeyi kaldırmak ve eklemlemek için gerekli kasları koordine etmek.

(4) boş şişeyi masaya geri koyarak eylemi sonlandırmak.

Yukarıdaki görevde el-göz koordinasyonu da gereklidir. Proprioseptif ve görsel bilginin çoklu-duyusal entegrasyonu tarafından dikte edilen el ve göz hareketi arasında eş zamanlı koordinasyon vardır . Kişinin bardaktan içmeyi, bir başkasına vermeyi veya sadece bir masaya koymayı isteyip istemediğine bağlı olarak ek koordinasyon seviyeleri gereklidir.

Motor Koordinasyon Türleri

uzuvlar arası

Uzuvlar arası koordinasyon, hareketlerin uzuvlar arasında nasıl koordine edildiği ile ilgilenir. Örneğin yürümede, uzuvlar arası koordinasyon, bacakların hareketiyle ilişkili uzamsal-zamansal kalıpları ifade eder. Omurgalılarda yapılan önceki çalışmalar , taşıma maliyetini en aza indirmek için yürüme adı verilen farklı uzuvlar arası koordinasyon modellerinin farklı yürüme hız aralıklarında meydana geldiğini göstermiştir. Omurgalılar gibi, altı bacaklı böcekler gibi omurgasızlar, bacakları arasındaki koordinasyonu hıza bağlı bir şekilde değiştirirler, ancak sonuçta ortaya çıkan koordinasyon modelleri bir süreklilik boyunca düşer.

Bimanuel görevlerde (iki eli içeren görevler), iki elin fonksiyonel bölümlerinin sıkı bir şekilde senkronize olduğu bulundu. Bu işlevsellik için öne sürülen teorilerden biri, her bir görevi gerçekleştirmek için ihtiyaç duyduğu süreyi hesaplayan ve bunu bir geri bildirim mekanizması kullanarak koordine eden daha yüksek bir "koordinasyon şeması"nın varlığıdır . Orada bimanual görevler için gerekli uzuvların geçici koordinasyonuna katkı sağlayan bulunmuştur beynin çeşitli alanları vardır ve bu alanlar , ön-motor korteks (PMC) parietal korteks , mesyal motorlu korteks, daha özel olarak tamamlayıcı motor alanı ( SMA), singulat motor korteks (CMC), birincil motor korteks (M1) ve beyincik .

Birkaç çalışma, uzuvlar arası koordinasyonun, bir merkezi model üreteci (CPG) kontrol mimarisinin önemli bir bileşeni olan birleştirilmiş faz osilatörleri tarafından modellenebileceğini öne sürmüştür . Bu çerçevede, uzuvlar arasındaki koordinasyon, uzuvları temsil eden osilatörlerin göreceli fazı tarafından belirlenir. Spesifik olarak, belirli bir uzuv ile ilişkili bir osilatör, o uzvun hareket döngüsü boyunca ilerlemesini belirler (örneğin, yürümedeki adım döngüsü). Göreceli uzuv hareketini ileriye doğru sürmeye ek olarak, CPG mimarisine duyusal geri bildirim dahil edilebilir. Bu geribildirim aynı zamanda, geribildirimin etki ettiği uzvun hareketini bağımsız olarak değiştirerek uzuvlar arasındaki koordinasyonu da belirler.

uzuv içi

Uzuv içi koordinasyon, tek bir uzuv oluşturan uzuv bölümlerinin hareketini düzenlemeyi içerir. Bu koordinasyon, eklem-uzay modeli tarafından gösterildiği gibi, istenen genel ekstremite hareketini elde etmek için gerektiği gibi her bir ekstremite segmentinin eklem yörüngelerini ve/veya torklarını kontrol ederek/kısıtlayarak elde edilebilir. Alternatif olarak, uzuv içi koordinasyon, sadece bir el gibi bir son efektörün yörüngesini kontrol ederek gerçekleştirilebilir. Böyle bir kavramın bir örneği, Neville Hogan ve Tamar Flash tarafından önerilen ve sinir sisteminin kontrol ettiği parametrenin elin uzaysal yolu olduğunu ve maksimum düzeyde pürüzsüz olmasını sağlayan minimum sarsıntı modelidir . Francesco Lacquaniti , Carlo Terzuolo ve Paolo Viviani, çizim ve el yazısı sırasında bir kalemin ucunun açısal hızının yol eğriliğinin üçte ikisi (üçte iki kuvvet yasası ) ile değiştiğini gösterdi . Üçte ikilik güç yasası, minimum sarsıntı modeliyle değil, aynı zamanda merkezi model oluşturucularla da uyumludur . Daha sonra merkezi sinir sisteminin kendisini kodlamaya adadığı gösterilmiştir. Daha da önemlisi, hedefe yönelik hareket için kontrol stratejileri göreve bağlıdır. Bu, iki farklı koşul test edilerek gösterildi: (1) denekler elinde imleci hedefe hareket ettirdi ve (2) denekler serbest ellerini hedefe hareket ettirdi. Her koşul farklı yörüngeler gösterdi: (1) düz yol ve (2) eğri yol.

göz kamaştırıcı

Göz-el koordinasyonu , göz hareketlerinin el hareketleriyle nasıl koordine edildiği ve nasıl etkilediği ile ilişkilidir. Önceki çalışma, hedefe yönelik el hareketinin motor planlamasında göz hareketini içeriyordu.

Koordinasyon Kalıplarının Öğrenilmesi

Koordinasyon kalıplarının nasıl öğrenildiğini veya uyarlandığını anlamak için aşağıdaki sayfalar önerilir:

Uzuvlar arası ve kollar arası koordinasyonun ölçülmesi

Hayvan hareketi çalışmasına bakın

İlgili Motor Koordinasyon Teorileri

kas sinerjileri

Nikolai Bernstein , çoklu serbestlik derecelerinin kontrolünü basitleştirmenin sinirsel bir stratejisi olarak kas sinerjilerinin varlığını önerdi. Fonksiyonel kas sinerjisi, tek bir nöral komut sinyali ile harekete geçirilen kasların birlikte aktivasyon modeli olarak tanımlanır. Bir kas birden fazla kas sinerjisinin parçası olabilir ve bir sinerji birden fazla kası harekete geçirebilir. Kas sinerjilerini bulmanın mevcut yöntemi, belirli hareketler sırasında farklı kasların ölçülen EMG ( elektromiyografi ) sinyalleri üzerinde istatistiksel ve/veya tutarlılık analizlerini kullanmaktır . Az sayıda kontrol elemanı (kas sinerjileri), çeşitli görevler sırasında düzgün motor kontrolü için sürekli bir kas aktivasyonu oluşturmak üzere birleştirilir. Bir hareketin yönlülüğü, motor görevin nasıl gerçekleştirildiği üzerinde bir etkiye sahiptir (yani, ileri yürümek ve geri yürümek, her biri farklı kaslarda farklı kasılma seviyeleri kullanır). Ayrıca kas sinerjilerinin belirli eklemlerin veya kasların hareketlerini kısıtlayarak (fleksiyon ve ekstansiyon sinerjileri) serbestlik derecelerinin sayısını sınırladığı düşünülmektedir . Bununla birlikte, kas sinerjilerinin biyolojik nedeni tartışmalıdır.

Kontrolsüz manifold hipotezi

Başka bir hipotez, merkezi sinir sisteminin gereksiz serbestlik derecelerini ortadan kaldırmadığını, bunun yerine bunları motor değişkenlik pahasına motor görevlerin esnek ve istikrarlı performansını sağlamak için kullandığını öne sürer . Kontrolsüz Manifold (UCM) Hipotezi, bu çerçevede bir "kas sinerjisini" ölçmek için bir yol sağlar. Bu hipotez, "sinerjiyi" yukarıda belirtilenden biraz farklı tanımlar; bir sinerji, önemli bir performans değişkenini stabilize eden temel değişkenlerin (serbestlik dereceleri) bir organizasyonunu temsil eder. Elemental değişken, seçilen bir analiz düzeyinde ilgilenilen bir sistemi tanımlamak için kullanılabilecek en küçük mantıklı değişkendir ve performans değişkeni, bir bütün olarak sistem tarafından üretilen potansiyel olarak önemli değişkenlere atıfta bulunur. Örneğin, çok eklemli bir ulaşma görevinde, belirli eklemlerin açıları ve konumları temel değişkenlerdir ve performans değişkenleri elin uç nokta koordinatlarıdır.

Bu hipotez, denetleyicinin (beynin) temel değişkenler (yani kol hareketlerinde omuz, dirsek ve bilek tarafından paylaşılan dönüşler) uzayında hareket ettiğini ve uygun manifoldları (yani, bir son konuma karşılık gelen açısal değer kümeleri) seçtiğini öne sürer. ). Bu hipotez, değişkenliğin harekette her zaman mevcut olduğunu kabul eder ve onu iki türe ayırır: (1) kötü değişkenlik ve (2) iyi değişkenlik. Kötü değişkenlik, önemli performans değişkenini etkiler ve bir motor görevin nihai sonucunda büyük hatalara neden olur ve iyi değişkenlik, performans görevini değiştirmez ve başarılı bir sonuca yol açar. İyi değişkenliğin ilginç bir örneği, konuşma üretiminden sorumlu olan dilin hareketlerinde gözlemlendi. Dilin gövdesindeki sertlik seviyesi bir miktar değişkenlik yaratır (formantlar gibi konuşmanın akustik parametreleri açısından), ancak bu değişkenlik konuşmanın kalitesini bozmaz. Olası açıklamalardan biri, beynin yalnızca istenen nihai sonucu engelleyen kötü değişkenliği azaltmak için çalıştığı ve bunu fazlalık alanındaki iyi değişkenliği artırarak yaptığı olabilir.

Diğer ilgili sayfalar

Referanslar