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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo E4 - Control Motor (Coordinación)
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:3292
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Objetivo global del control motor
¿Qué coordina el control motor y con qué objetivos simultáneos?
Grupo 2: Grupo 2: Generación autónoma del ritmo locomotor
¿Cómo se genera el ritmo locomotor básico sin control cerebral paso a paso?
Grupo 3: Grupo 3: Modulación descendente y sensorial del ritmo
¿Cómo se ajusta el ritmo autónomo a las condiciones reales del movimiento?
Grupo 4: Grupo 4: Retardo neuromuscular y corrección de equilibrio
¿Cómo limita el retardo la respuesta correctiva frente a perturbaciones?
Grupo 5: Grupo 5: Activación, fuerza máxima y costo metabólico
¿Cómo se relaciona la activación muscular con el costo metabólico isométrico?
Grupo 6: Grupo 6: Coactivación antagonista y rigidez articular
¿Cómo aumenta la coactivación la estabilidad sin cambiar la posición articular?
Grupo 7: Grupo 7: Coordinación inter-extremidades y patrones de marcha
¿Cómo produce la coordinación de cuatro extremidades distintos patrones de marcha?
Grupo 8: Grupo 8: Compromiso costo–estabilidad del patrón motor
¿Cómo representan las marchas soluciones distintas al compromiso entre costo y estabilidad?
ID:1121
Grupo 1: Grupo 1: Objetivo global del control motor
Descripción
¿Qué coordina el control motor y con qué objetivos simultáneos?
Pregunta clave: ¿Qué coordina el control motor y con qué objetivos simultáneos?
El control motor coordina la activación temporal y espacial de los músculos para producir el patrón de movimiento deseado con el mínimo costo metabólico posible y la máxima estabilidad posible. En los mamíferos cuadrúpedos, este mismo control motor coordina además la activación de las cuatro extremidades entre sí, y esa coordinación entre extremidades da lugar a distintos patrones de marcha —el paso, el trote, el galope— que se diferencian por la simetría temporal con la que cada extremidad se apoya respecto de las demás. En los mamíferos, este control motor de la locomoción se apoya en generadores de patrón central ubicados en la médula espinal, que producen los ritmos locomotores de forma autónoma, sin necesidad de que el cerebro los dirija paso a paso. Cada uno de estos patrones de marcha es, en el fondo, una solución distinta al mismo problema con el que se abrió esta descripción: coordinar la activación de los músculos en el tiempo y en el espacio para lograr el movimiento deseado con el menor costo metabólico y la mayor estabilidad posibles. Activando al mismo tiempo dos músculos antagonistas alrededor de una misma articulación, el sistema de control motor puede ajustar la rigidez efectiva de la extremidad sin cambiar en absoluto la posición del miembro, porque las fuerzas de ambos músculos se oponen entre sí y se cancelan en su efecto sobre la posición.
ID:5871
Grupo 2: Grupo 2: Generación autónoma del ritmo locomotor
Descripción
¿Cómo se genera el ritmo locomotor básico sin control cerebral paso a paso?
Pregunta clave: ¿Cómo se genera el ritmo locomotor básico sin control cerebral paso a paso?
En los mamíferos, este control motor de la locomoción se apoya en generadores de patrón central ubicados en la médula espinal, que producen los ritmos locomotores de forma autónoma, sin necesidad de que el cerebro los dirija paso a paso. Esos generadores de patrón central son, a su vez, modulados desde arriba por señales que bajan desde el cerebelo y la corteza motora, y desde abajo por la retroalimentación sensorial que llega de la propiocepción y del sistema vestibular, de modo que el ritmo autónomo se ajusta constantemente a las condiciones reales del movimiento.
ID:5872
Grupo 3: Grupo 3: Modulación descendente y sensorial del ritmo
Descripción
¿Cómo se ajusta el ritmo autónomo a las condiciones reales del movimiento?
Pregunta clave: ¿Cómo se ajusta el ritmo autónomo a las condiciones reales del movimiento?
Esos generadores de patrón central son, a su vez, modulados desde arriba por señales que bajan desde el cerebelo y la corteza motora, y desde abajo por la retroalimentación sensorial que llega de la propiocepción y del sistema vestibular, de modo que el ritmo autónomo se ajusta constantemente a las condiciones reales del movimiento. Esa retroalimentación sensorial que ajusta el ritmo locomotor no llega ni se procesa de forma instantánea: existe un tiempo de reacción neuromuscular que transcurre entre el momento en que se detecta una perturbación y el momento en que el músculo responde con la fuerza correctiva correspondiente, y ese tiempo de reacción limita qué tan rápido puede ser el sistema para corregir una perturbación real.
ID:5873
Grupo 4: Grupo 4: Retardo neuromuscular y corrección de equilibrio
Descripción
¿Cómo limita el retardo la respuesta correctiva frente a perturbaciones?
Pregunta clave: ¿Cómo limita el retardo la respuesta correctiva frente a perturbaciones?
Esa retroalimentación sensorial que ajusta el ritmo locomotor no llega ni se procesa de forma instantánea: existe un tiempo de reacción neuromuscular que transcurre entre el momento en que se detecta una perturbación y el momento en que el músculo responde con la fuerza correctiva correspondiente, y ese tiempo de reacción limita qué tan rápido puede ser el sistema para corregir una perturbación real. La respuesta de equilibrio del animal frente a una perturbación se describe como una corrección proporcional a qué tan grande es la desviación y a qué tan rápido está cambiando esa desviación, aplicada después de ese mismo retardo temporal. La fuerza con que el músculo responde, ya sea corrigiendo una perturbación o produciendo el movimiento normal, tiene un costo metabólico que sigue una relación simple: el gasto de una contracción isométrica es directamente proporcional al nivel de activación del músculo, multiplicado por la fuerza máxima que ese músculo es capaz de generar. Esta coactivación aumenta la rigidez articular, lo que ayuda a estabilizar la extremidad frente a perturbaciones inesperadas, pero también incrementa el costo metabólico de ambos músculos activados a la vez, sin que ese gasto adicional se traduzca en ningún trabajo mecánico neto sobre la articulación.
ID:5874
Grupo 5: Grupo 5: Activación, fuerza máxima y costo metabólico
Descripción
¿Cómo se relaciona la activación muscular con el costo metabólico isométrico?
Pregunta clave: ¿Cómo se relaciona la activación muscular con el costo metabólico isométrico?
La fuerza con que el músculo responde, ya sea corrigiendo una perturbación o produciendo el movimiento normal, tiene un costo metabólico que sigue una relación simple: el gasto de una contracción isométrica es directamente proporcional al nivel de activación del músculo, multiplicado por la fuerza máxima que ese músculo es capaz de generar. El control motor coordina la activación temporal y espacial de los músculos para producir el patrón de movimiento deseado con el mínimo costo metabólico posible y la máxima estabilidad posible. Cuanto mayor es el nivel de activación exigido, mayor es el costo metabólico, incluso si el músculo no llega a acortarse ni a producir movimiento alguno. Esta coactivación aumenta la rigidez articular, lo que ayuda a estabilizar la extremidad frente a perturbaciones inesperadas, pero también incrementa el costo metabólico de ambos músculos activados a la vez, sin que ese gasto adicional se traduzca en ningún trabajo mecánico neto sobre la articulación. Cada uno de estos patrones de marcha es, en el fondo, una solución distinta al mismo problema con el que se abrió esta descripción: coordinar la activación de los músculos en el tiempo y en el espacio para lograr el movimiento deseado con el menor costo metabólico y la mayor estabilidad posibles.
ID:5875
Grupo 6: Grupo 6: Coactivación antagonista y rigidez articular
Descripción
¿Cómo aumenta la coactivación la estabilidad sin cambiar la posición articular?
Pregunta clave: ¿Cómo aumenta la coactivación la estabilidad sin cambiar la posición articular?
Esta coactivación aumenta la rigidez articular, lo que ayuda a estabilizar la extremidad frente a perturbaciones inesperadas, pero también incrementa el costo metabólico de ambos músculos activados a la vez, sin que ese gasto adicional se traduzca en ningún trabajo mecánico neto sobre la articulación. Activando al mismo tiempo dos músculos antagonistas alrededor de una misma articulación, el sistema de control motor puede ajustar la rigidez efectiva de la extremidad sin cambiar en absoluto la posición del miembro, porque las fuerzas de ambos músculos se oponen entre sí y se cancelan en su efecto sobre la posición. El control motor coordina la activación temporal y espacial de los músculos para producir el patrón de movimiento deseado con el mínimo costo metabólico posible y la máxima estabilidad posible. Cada uno de estos patrones de marcha es, en el fondo, una solución distinta al mismo problema con el que se abrió esta descripción: coordinar la activación de los músculos en el tiempo y en el espacio para lograr el movimiento deseado con el menor costo metabólico y la mayor estabilidad posibles. La fuerza con que el músculo responde, ya sea corrigiendo una perturbación o produciendo el movimiento normal, tiene un costo metabólico que sigue una relación simple: el gasto de una contracción isométrica es directamente proporcional al nivel de activación del músculo, multiplicado por la fuerza máxima que ese músculo es capaz de generar.
ID:5876
Grupo 7: Grupo 7: Coordinación inter-extremidades y patrones de marcha
Descripción
¿Cómo produce la coordinación de cuatro extremidades distintos patrones de marcha?
Pregunta clave: ¿Cómo produce la coordinación de cuatro extremidades distintos patrones de marcha?
En los mamíferos cuadrúpedos, este mismo control motor coordina además la activación de las cuatro extremidades entre sí, y esa coordinación entre extremidades da lugar a distintos patrones de marcha —el paso, el trote, el galope— que se diferencian por la simetría temporal con la que cada extremidad se apoya respecto de las demás. En los mamíferos, este control motor de la locomoción se apoya en generadores de patrón central ubicados en la médula espinal, que producen los ritmos locomotores de forma autónoma, sin necesidad de que el cerebro los dirija paso a paso.
ID:5877
Grupo 8: Grupo 8: Compromiso costo–estabilidad del patrón motor
Descripción
¿Cómo representan las marchas soluciones distintas al compromiso entre costo y estabilidad?
Pregunta clave: ¿Cómo representan las marchas soluciones distintas al compromiso entre costo y estabilidad?
Cada uno de estos patrones de marcha es, en el fondo, una solución distinta al mismo problema con el que se abrió esta descripción: coordinar la activación de los músculos en el tiempo y en el espacio para lograr el movimiento deseado con el menor costo metabólico y la mayor estabilidad posibles. El control motor coordina la activación temporal y espacial de los músculos para producir el patrón de movimiento deseado con el mínimo costo metabólico posible y la máxima estabilidad posible. La fuerza con que el músculo responde, ya sea corrigiendo una perturbación o produciendo el movimiento normal, tiene un costo metabólico que sigue una relación simple: el gasto de una contracción isométrica es directamente proporcional al nivel de activación del músculo, multiplicado por la fuerza máxima que ese músculo es capaz de generar. Cuanto mayor es el nivel de activación exigido, mayor es el costo metabólico, incluso si el músculo no llega a acortarse ni a producir movimiento alguno. Esos generadores de patrón central son, a su vez, modulados desde arriba por señales que bajan desde el cerebelo y la corteza motora, y desde abajo por la retroalimentación sensorial que llega de la propiocepción y del sistema vestibular, de modo que el ritmo autónomo se ajusta constantemente a las condiciones reales del movimiento.
ID:5878