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Capire meglio il controllo motorio umano e il cervello

I ricercatori non capiscono a fondo in che modo il cervello controlli anche il più semplice dei movimenti. Un’iniziativa dell’UE si propone di scoprirlo.
Capire meglio il controllo motorio umano e il cervello
Un gran numero di articolazioni e muscoli garantiscono all’apparato muscolo-scheletrico molta libertà. Quindi tutte le azioni motorie possono essere svolta mediante un’infinita varietà di schemi di attivazione muscolare. Il modo in cui il cervello genera adeguati schemi di attivazione muscolare è una questione difficile per la ricerca, considerata la grande complessità degli apparati senso-motorio e muscolo-scheletrico.

Tenendo conto di ciò, il progetto OPT (Optimality principles in human motor control), finanziato dall’UE, ha cercato di acquisire conoscenze più approfondite su come il cervello crei uno schema di attivazione muscolare adeguato per l’esecuzione di un particolare movimento.

Usando simulazioni al computer e un modello neuro-muscolo-scheletrico del braccio umano, i partner del progetto hanno testato la teoria del controllo ottimale. Questa teoria è un concetto chiave del controllo senso-motorio che cerca di spiegare in che modo il cervello gestisce i molteplici gradi di libertà.

In particolare, il team di OPT ha sviluppato un nuovo modello di controllo muscolo-scheletrico ottimale del braccio umano che permette alla comunità della neuroscienza di esaminare come sembrerebbero i movimenti in situazioni in cui l’energia e la forza dei muscoli fosse ridotta al minimo. Ha usato il modello anche per prevedere i movimenti riducendo allo stesso tempo i costi a livello dell’input muscolare, a livello meccanico e a livello cinematico.

I risultati mostrano che i movimenti fatti dagli umani sono coerenti solo con i costi a livello cinematico. Al contrario, i costi meccanici e di controllo non contribuiscono alla selezione del percorso del movimento da parte del cervello. Ulteriori esperimenti hanno rivelato che il cervello preferisce gli schemi di attivazione muscolare che sono vantaggiosi. E lo fa favorendo i muscoli in grado di contribuire in modo efficiente al lavoro meccanico positivo svolto.

Spiegando che il cervello ha bisogno di informazioni precise sullo stato dell’apparato muscolo-scheletrico e sul suo rapporto con il mondo circostante, OPT ha contribuito allo stato dell’arte nel campo del controllo motorio umano.

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Keywords

Controllo motorio umano, cervello, muscoscheletrico, schemi di attivazione muscolare, OPT