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Equilibrio Equilibrio: la capacità di mantenere il baricentro all’interno
della base di appoggio in presenza della forza di gravità.
•E’ una funzione motoria: stare in equilibrio
•E’ una percezione: sentirsi in equilibrio
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Postura Postura: la posizione del corpo che consente attraverso
la distribuzione del tono muscolare di mantenere l’equilibrio e
assumere una posizione utile al movimento.
Può variare ampiamente in relazione a: vincoli ambientali,
efficacia muscolare, alterazione scheletriche, patologie motorie,
età, stati emotivi.
![Page 4: Equilibrio - Altervistacenavest.altervista.org/pdfrelazioni/Vito_Pettorossi.pdf · 2014. 3. 16. · Ruolo dei nuclei vestibolari (Grassi et al. 1995; Pettorossi et al. 2011). HFS](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012007/61078de345cf827da51a1cfb/html5/thumbnails/4.jpg)
Tuttavia osservando questa condizione il baricentro esce dalla base di appoggio per un fine diverso: in questo caso l’equilibrio è ugualmente mantenuto ma con una spesa energetica maggiore
![Page 5: Equilibrio - Altervistacenavest.altervista.org/pdfrelazioni/Vito_Pettorossi.pdf · 2014. 3. 16. · Ruolo dei nuclei vestibolari (Grassi et al. 1995; Pettorossi et al. 2011). HFS](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012007/61078de345cf827da51a1cfb/html5/thumbnails/5.jpg)
Metodi strumentali: Pedane dinamometriche e centro di pressione (COP).
Mx, My, Mz
Fx, Fy, Fz
Pedana
dinamometrica
Baricentro e centro pressione variano insieme
![Page 6: Equilibrio - Altervistacenavest.altervista.org/pdfrelazioni/Vito_Pettorossi.pdf · 2014. 3. 16. · Ruolo dei nuclei vestibolari (Grassi et al. 1995; Pettorossi et al. 2011). HFS](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012007/61078de345cf827da51a1cfb/html5/thumbnails/6.jpg)
L’esame stabilometrico evidenzia le
differenze di output in relazione agli
input sensoriali
![Page 7: Equilibrio - Altervistacenavest.altervista.org/pdfrelazioni/Vito_Pettorossi.pdf · 2014. 3. 16. · Ruolo dei nuclei vestibolari (Grassi et al. 1995; Pettorossi et al. 2011). HFS](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012007/61078de345cf827da51a1cfb/html5/thumbnails/7.jpg)
Il corpo umano in stazione eretta viene assimilato in prima approssimazione ad un pendolo invertito (modello biomeccanico)
![Page 8: Equilibrio - Altervistacenavest.altervista.org/pdfrelazioni/Vito_Pettorossi.pdf · 2014. 3. 16. · Ruolo dei nuclei vestibolari (Grassi et al. 1995; Pettorossi et al. 2011). HFS](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012007/61078de345cf827da51a1cfb/html5/thumbnails/8.jpg)
Il controllo delle oscillazioni avviene grazie a processi di integrazione multisensoriale
![Page 9: Equilibrio - Altervistacenavest.altervista.org/pdfrelazioni/Vito_Pettorossi.pdf · 2014. 3. 16. · Ruolo dei nuclei vestibolari (Grassi et al. 1995; Pettorossi et al. 2011). HFS](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012007/61078de345cf827da51a1cfb/html5/thumbnails/9.jpg)
Sistema vestibolare
Sistema propriocettivo (muscolo, articolazioni, tatto, interocettori)
Sistema visivo
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Ruolo della propriocezione, visione e vestibolare
No propriocezione
![Page 11: Equilibrio - Altervistacenavest.altervista.org/pdfrelazioni/Vito_Pettorossi.pdf · 2014. 3. 16. · Ruolo dei nuclei vestibolari (Grassi et al. 1995; Pettorossi et al. 2011). HFS](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012007/61078de345cf827da51a1cfb/html5/thumbnails/11.jpg)
Postura va esaminata:
• in condizioni statiche e dinamiche (piattaforme statiche e
dinamiche)
• nel sistema integrato o in presenza
di singoli sistemi sensoriali
• per ogni segmento corporeo
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Postura e movimento Preattivazione = felino
In assenza di perturbazioni: in condizioni di ortostatismo rilassato il CoP cade circa in corrispondenza della congiungente i margini anteriori dei malleoli mediali: in questa condizione la muscolatura antigravitaria compie un lavoro minimo, il grosso del carico è direttamente sostenuto dallo scheletro (elefante)
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In presenza di perturbazioni: attività
riflessa tonica e dinamica
Risposte riflesse che tendono a mantenere il baricentro all’interno della base di appoggio e una posizione adeguata contro la forza di gravità
Feed forward o feed back?
Azione immediata ed azioni di re-setting
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La propriocezione
Tono muscolare dei muscoli agonisti ed antagonisti per il corretto angolo articolare: elementi passivi ed attivi
I fusi neuromuscolari e il riflesso miotatico
Il riflesso spinale miotatico integrato da risposte transcraniche
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S
R
La stabilità articolare è garantita dall’equilibrio delle forze sviluppate dal muscolo agonista ed antagonista. La forza sviluppata da ciascun muscolo risulta dalla relazione lunghezza-forza.
Stabilità articolare
![Page 16: Equilibrio - Altervistacenavest.altervista.org/pdfrelazioni/Vito_Pettorossi.pdf · 2014. 3. 16. · Ruolo dei nuclei vestibolari (Grassi et al. 1995; Pettorossi et al. 2011). HFS](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012007/61078de345cf827da51a1cfb/html5/thumbnails/16.jpg)
La stabilità articolare è garantita dall’equilibrio delle forze sviluppate dal muscolo agonista ed antagonista. La forza sviluppata da ciascun muscolo risulta dalla relazione lunghezza-forza.
Stabilità articolare
![Page 17: Equilibrio - Altervistacenavest.altervista.org/pdfrelazioni/Vito_Pettorossi.pdf · 2014. 3. 16. · Ruolo dei nuclei vestibolari (Grassi et al. 1995; Pettorossi et al. 2011). HFS](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012007/61078de345cf827da51a1cfb/html5/thumbnails/17.jpg)
Una variazione uguale dell’entità di contrazione tonica dei muscoli agonisti- antagonisti modifica la stabilità (rigidità) della articolazione senza alterare l’angolo articolare.
La stiffness
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Riflessi miotatico tonico
![Page 19: Equilibrio - Altervistacenavest.altervista.org/pdfrelazioni/Vito_Pettorossi.pdf · 2014. 3. 16. · Ruolo dei nuclei vestibolari (Grassi et al. 1995; Pettorossi et al. 2011). HFS](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012007/61078de345cf827da51a1cfb/html5/thumbnails/19.jpg)
Attivazione gamma nel tono muscolare riflesso
Attivazione gamma
Attivazione gamma
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Modulazione centrale del tono muscolare
1) Nucleo rosso (-)
2) Formazione Reticolare Mesencefalica (+) 3) Formazione Reticolare Bulbare (-) (- durante la veglia) 4) Cervelletto (-) e vestibolare (+) 5) Sistemi adrenergici (LC)
serotoninergici(N.Rafe) (+durante la veglia)
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M1 spinale, scarsamente adattabile M2 e M3, notevolemente adattabili
Riflessi spinali e transcranici (adattabili)
![Page 22: Equilibrio - Altervistacenavest.altervista.org/pdfrelazioni/Vito_Pettorossi.pdf · 2014. 3. 16. · Ruolo dei nuclei vestibolari (Grassi et al. 1995; Pettorossi et al. 2011). HFS](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012007/61078de345cf827da51a1cfb/html5/thumbnails/22.jpg)
La visione Sistema otticocinetico e visione centrale
![Page 23: Equilibrio - Altervistacenavest.altervista.org/pdfrelazioni/Vito_Pettorossi.pdf · 2014. 3. 16. · Ruolo dei nuclei vestibolari (Grassi et al. 1995; Pettorossi et al. 2011). HFS](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012007/61078de345cf827da51a1cfb/html5/thumbnails/23.jpg)
Riflesso optocinetico
Assicura la stabilità dello sguardo (occhio-testa) durante movimenti lenti della testa
Nistagmo optocinetico
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Apparato vestibolare
![Page 25: Equilibrio - Altervistacenavest.altervista.org/pdfrelazioni/Vito_Pettorossi.pdf · 2014. 3. 16. · Ruolo dei nuclei vestibolari (Grassi et al. 1995; Pettorossi et al. 2011). HFS](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012007/61078de345cf827da51a1cfb/html5/thumbnails/25.jpg)
Le fasi lente
assicurano la stabilità
dello sguardo
durante movimenti
rapidi della testa
Le fasi rapide
interrompono la
rotazione
degli occhi e dirigono
lo sguardo nella stessa
direzione del
movimento della testa
Movimenti oculari riflessi: Riflesso vestibolo-oculare
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Recettori otolitici
Sensori di accelerazioni retto-lineari: gravità e spostamenti antero-posteriori, latero-laterali, verticali
testa
Sacculo
Utriculo
![Page 27: Equilibrio - Altervistacenavest.altervista.org/pdfrelazioni/Vito_Pettorossi.pdf · 2014. 3. 16. · Ruolo dei nuclei vestibolari (Grassi et al. 1995; Pettorossi et al. 2011). HFS](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012007/61078de345cf827da51a1cfb/html5/thumbnails/27.jpg)
Sensibilità direzionale otolitica
Sensibilità direzionale otolitica
![Page 28: Equilibrio - Altervistacenavest.altervista.org/pdfrelazioni/Vito_Pettorossi.pdf · 2014. 3. 16. · Ruolo dei nuclei vestibolari (Grassi et al. 1995; Pettorossi et al. 2011). HFS](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012007/61078de345cf827da51a1cfb/html5/thumbnails/28.jpg)
Riflessi otolitici spinali (vestibolo-spinali)
Frontale Sagittale Verticale
![Page 29: Equilibrio - Altervistacenavest.altervista.org/pdfrelazioni/Vito_Pettorossi.pdf · 2014. 3. 16. · Ruolo dei nuclei vestibolari (Grassi et al. 1995; Pettorossi et al. 2011). HFS](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012007/61078de345cf827da51a1cfb/html5/thumbnails/29.jpg)
La postura: Il problema del vestibolo-spinale
Allum: Tempi di reazione: 20 msec per la testa in risposta ai canali verticali e agli otoliti; 60 msec per gli arti inferiori contribuendo per il 60% (tibiale e quadricipide) nelle risposte “Toe up”
Nashner: Latenza di 250 msec: non c’è una correzione vestibolare
Allum: Stimoli di Nashner al limite della soglia e senza attivazione propriocettiva: la soglia si innalza. Infatti si hanno risposte vestibolari con stimoli più ampi.
I deficit vestibolari bilaterali peggiorano le risposte posturali più dei deficit unilaterali: risposte quasi normali dopo “compenso” della lesione unilaterale
![Page 30: Equilibrio - Altervistacenavest.altervista.org/pdfrelazioni/Vito_Pettorossi.pdf · 2014. 3. 16. · Ruolo dei nuclei vestibolari (Grassi et al. 1995; Pettorossi et al. 2011). HFS](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012007/61078de345cf827da51a1cfb/html5/thumbnails/30.jpg)
Riflesso vestibolo-cervicale
Frontale Sagittale
![Page 31: Equilibrio - Altervistacenavest.altervista.org/pdfrelazioni/Vito_Pettorossi.pdf · 2014. 3. 16. · Ruolo dei nuclei vestibolari (Grassi et al. 1995; Pettorossi et al. 2011). HFS](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012007/61078de345cf827da51a1cfb/html5/thumbnails/31.jpg)
Risposte ad alte frequenze e precoci:
apparato vestibolare
Modello
![Page 32: Equilibrio - Altervistacenavest.altervista.org/pdfrelazioni/Vito_Pettorossi.pdf · 2014. 3. 16. · Ruolo dei nuclei vestibolari (Grassi et al. 1995; Pettorossi et al. 2011). HFS](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012007/61078de345cf827da51a1cfb/html5/thumbnails/32.jpg)
![Page 33: Equilibrio - Altervistacenavest.altervista.org/pdfrelazioni/Vito_Pettorossi.pdf · 2014. 3. 16. · Ruolo dei nuclei vestibolari (Grassi et al. 1995; Pettorossi et al. 2011). HFS](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012007/61078de345cf827da51a1cfb/html5/thumbnails/33.jpg)
In che cosa è particolarmente efficiente rispetto agli altri canali sensoriali?
Nella rilevazione della posizione della testa
rispetto allo spazio
Nei fenomeni dinamici, perché lo stimolo appropriato è l’ accelerazione
![Page 34: Equilibrio - Altervistacenavest.altervista.org/pdfrelazioni/Vito_Pettorossi.pdf · 2014. 3. 16. · Ruolo dei nuclei vestibolari (Grassi et al. 1995; Pettorossi et al. 2011). HFS](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012007/61078de345cf827da51a1cfb/html5/thumbnails/34.jpg)
Dove agisce?
Riflessi oculari: VOR (utile anche all’equilibrio), OOR,
VERGENZA,
Riflessi di stabilità della testa: VCR
Riflessi Vestibolo spinali (VS)
Verticale e SH
Percezione del movimento
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Interazione con gli altri sistemi sensoriali
Complementarietà dei sistemi: potenziamento, facilitazione e calibrazione reciproca: analisi dei transitori
Supplementarietà dei sistemi: analisi degli adattamenti
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VOR + OKR VCR + CCR+ OKR
Ampliamento della banda passante
Cooperazione Calibrazione Segnale di gravità
Difficoltà di stabilire il reale ruolo nelle risposte complesse (studio del transiente)
0,01 0,1 1
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Ga
inFrequency, Hz
VOR
VOR+OKR
OKR
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Riflessi combinati cervicali ed otolitici
VESTIBOLARE CERVICALE VESTIBOLARE+CERVICALE
G
+ +
Attivazione della gravità sui recettori otolitici
Attivazione dei propriocettori cervicali dall’angolo testa-tronco
+++ +++ ===
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Interazione tra i canali sensoriali
Vestibolare-Propriocezione Visivo-Propriocezione
![Page 39: Equilibrio - Altervistacenavest.altervista.org/pdfrelazioni/Vito_Pettorossi.pdf · 2014. 3. 16. · Ruolo dei nuclei vestibolari (Grassi et al. 1995; Pettorossi et al. 2011). HFS](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012007/61078de345cf827da51a1cfb/html5/thumbnails/39.jpg)
Aspetti adattativi della Postura e influenze discendenti
Risposte adattative
Risposte anticipatorie (feedback- feedforward)
Risposte variabili
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Adattabilità delle risposte posturali
![Page 41: Equilibrio - Altervistacenavest.altervista.org/pdfrelazioni/Vito_Pettorossi.pdf · 2014. 3. 16. · Ruolo dei nuclei vestibolari (Grassi et al. 1995; Pettorossi et al. 2011). HFS](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012007/61078de345cf827da51a1cfb/html5/thumbnails/41.jpg)
Gli aggiustamenti posturali agli arti inferiori anticipano la trazione della maniglia
![Page 42: Equilibrio - Altervistacenavest.altervista.org/pdfrelazioni/Vito_Pettorossi.pdf · 2014. 3. 16. · Ruolo dei nuclei vestibolari (Grassi et al. 1995; Pettorossi et al. 2011). HFS](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012007/61078de345cf827da51a1cfb/html5/thumbnails/42.jpg)
Strategie variabili
![Page 43: Equilibrio - Altervistacenavest.altervista.org/pdfrelazioni/Vito_Pettorossi.pdf · 2014. 3. 16. · Ruolo dei nuclei vestibolari (Grassi et al. 1995; Pettorossi et al. 2011). HFS](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012007/61078de345cf827da51a1cfb/html5/thumbnails/43.jpg)
Integrazione e comparazione con riferimenti
interni: schema corporeo
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Modelli interni della postura
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Equilibrio e postura : aspetti motori e percettivi
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Similarità e differenze tra sensazione e percezione di rotazione
Stesso meccanismo centrale (Bertolini et al. 2011. Okada et al. 1999, Bronstein et al. 2008).
Differences in threshold (Seemungal et al. 2004), rise time and plateau (Sinha et al. 2008)
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Post-effetti visivi (Waespe & Henn, 1977) e percettivi (Brandt et al. 1974).
Attenuazioni delle risposte
1- unidirectional and bidirectional constant angular accelerations (Guedry & Lauver, 1961; Guedry & Collins, 1968; Brown & Wolfe, 1969; Barnes, 1995; Clément et al. 2008)
2- continuous galvanic vestibular stimulation (St George et al. 2011).
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Differenze nei meccanismi adattativi tra VOR e percezione
aumentare il contrasto tra oscillazioni lente e rapide (Cullen: the response nonlinearity of MVN was
characterized by a strong (50%) attenuation in neuronal sensitivity to low frequency stimuli when presented concurrently with high frequency stimuli).
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Stimolazioni rotatorie asimmetriche
VOR
Self Motion Perception Tracking position error (TPE) and SPEP error result from ? 1- the transfer characteristic of the vestibular system 2- Enhancement of perceptual responses to the faster rotation and reduction of the responses to the slower rotation.
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Adattamenti diversi percezione VOR
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Stimolazioni prolungate
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Persistenza degli effetti
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Cancellazione con stimolazioni simmetriche
1 2 3 4
40
60
80
100
120
140
160
180
200
8 cycle symmetric rotation
4 cycle asymmetric rotation
TPE
, deg
asymmetric rotation
asymmetric and symmetric rotation
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Aumento della sensibilità percettiva per i fenomeni rapidi. I fenomeni lenti sono rilevati da altri sistemi (visione, propriocezione)
Il VOR compensa la ridotta sensibilità per i movimenti lenti
Il VOR tende a bilanciare per evitare il nistagmo (Curthoys & Halmagyi, 1995)
Significato del diverso sistema adattativo riflesso e proprocettivo
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Dove
La riduzione della asimmetria del VOR potrebbe realizzarsi ad un livello basso della circuitazione vestibolare, mentre l’aumento della asimmetria percettiva potrebbe aver luogo ad un livello più alto
Ippocampo (Sharp et al. 1995), Corteccia parietale posteriore e
parieto-insulare vestibolare (Brandt & Dieterich, 1999; Seemungal et al. 2009; Lopez & Blanke, 2011).
Ruolo dei nuclei vestibolari (Grassi et al. 1995; Pettorossi et al. 2011). HFS induce LTP, LFS induce LTD.
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Ruolo dei muscoli del collo
e posizione della testa
Panichi et al., 2010, Human Movement Science
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La percezione di rotazione
asimmetrica si annulla se la testa è nella
direzione dello stimolo lento ed aumenta nella
direzione opposta
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La vibrazione dei muscoli del collo simula gli effetti della deviazione
della testa
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La vibrazione non modifica gli effetti della asimmetria sul
VOR
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Schema generale del controllo
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Sviluppi
Valutazione dello sbilanciamento percettivo (comparazione con il DHI)
Sviluppo di tecniche di stimolazione per attenuare la sintomatologia vertiginosa : rotazioni asimmetriche, vibrazione.
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Lavori in collaborazione con dr R. Panichi
e M. Faralli
Grazie