Modelos internos para el control motor

Modelos internos para el control motor

Introducción.

En el control motor biológico, el retraso (retroalimentación) es muy largo; para la retroalimentación visual sobre movimientos del brazo. Por eso, los movimientos rápidos y coordinados del brazo no pueden ejecutarse solamente bajo control de retroalimentación ya que los círculos de retroalimentación biológica son lentos y proporcionan ganancias pequeñas. 

Entonces, si no es el cerebro el que asegura la rapidez y precisión de los movimientos.

¿Cuáles son las estructuras que intervienen?

Para comprenderlo, debemos indagar en la hipótesis de modelos internos, propuesta por Mitsuo Tawato en 1999 señalando que el cerebro necesita adquirir un modelo dinámico inverso del objeto que va a ser controlado, a través del aprendizaje motor, luego del cual el control motor puede ejecutarse a través de un mecanismo de pro-alimentación [hacia futuro, en oposición a retroalimentación]. El modelo concepto interno tiene su origen en la teoría de control y robótica.

Señala que el aprendizaje de un movimiento nuevo se genera por un mecanismo de ensayo y error, hasta que en un tiempo determinado se logra automatizar el movimiento, alcanzando un único movimiento rápido y preciso, a través de un proceso de calibración. Estos movimientos precisos se generan a través de un mecanismo de alimentación temprana, con pobre o ninguna dependencia de la información sensorial actual, controlados por modelos internos formados en la corteza del cerebelo en el proceso de aprendizaje.

Modelo

[pic 1]

Fundamentos del modelo

El cerebrocerebelo generaría modelos internos inversos, capaces de controlar el movimiento por alimentación temprana, en tanto el espinocerebelo generaría los modelos internos predictivos, que proveen feedback interno. La vía lenta de producción de movimientos voluntarios solo intervendría cuando aún no existe un modelo interno apropiado para optimizar ese movimiento, cuando los modelos internos existentes deben ser actualizados, o cuando los modelos internos fueron destruidos por lesiones del cerebelo.

Las fibras trepadoras entrenarían a las células de Purkinje para reconocer patrones singulares de actividad sináptica en su árbol dendrítico, estas son instructoras, responsables de que el cerebelo aprenda los modelos internos.

[pic 2]

Experimento de Generalización.

Considera nuevas trayectorias que se controlan con precisión desde el principio, mediante una pro alimentación. Si se considera a la generalización no existente, el rendimiento de los sujetos sometidos a nuevas experiencias es tan pobre como aquellos que no tienen conocimientos previos.

Experimento.

Los modelos internos son mecanismos neurales que pueden imitar la entrada / características de salida, o sus inversas, del aparato motor. Modelos internos a plazo pueden predecir las consecuencias sensoriales de copias de eferencia de los comandos motores emitidos. Modelos internos inversas, por el contrario, pueden calcular las órdenes motoras anticipativo necesarios de información de la trayectoria deseada.

Los movimientos del brazo rápido y coordinado no pueden ser ejecutados únicamente bajo el control de realimentación, ya que los bucles de retroalimentación biológicos son lentos y tienen ganancias pequeñas. Así, el modelo hipótesis interna (Figura 1b) propone que el cerebro necesita para adquirir un modelo de dinámica inversa del objeto a ser controlado a través del aprendizaje motor.

Cuando los sujetos primera comprometen punto-a-punto de llegar a los movimientos de los brazos en virtud de campos de fuerza que cambian efectivamente características dinámicas del brazo, sus trayectorias de mano están distorsionados compararon con las rutas normales, más o menos rectas; También, los errores de punto final son grandes, especialmente en la dirección de la fuerza aplicada. Los campos de fuerza generados fuerzas predeterminado que dependían del punto de espacio de estado (posición, velocidad). Después de ensayos repetidos, las trayectorias de la mano vuelven gradualmente normal, caminos rectos, y los errores de punto final disminuyen de tamaño. Sin embargo, cuando los campos de fuerza se eliminan repentina y después que ha ocurrido esta adaptación, las trayectorias se distorsionan y los errores de punto final se hacen grandes en la dirección opuesta a la fuerza aplicada previamente. Tal acontecimiento fácilmente se puede explicar de la siguiente manera por la adaptación del modelo de dinámica inversa del brazo para el campo de fuerza aplicada (Figura 1b).

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