Coordinazione occhio-mano: cos’è, controllo coordinato

La coordinazione occhio-mano (nota anche come coordinazione occhio-mano ) è il controllo coordinato del movimento degli occhi con il movimento della mano e l’ elaborazione dell’input visivo per guidare il raggiungimento e la presa insieme all’uso della propriocezione delle mani per guidando gli occhi. La coordinazione occhio-mano è stata studiata in attività diverse come il movimento di oggetti solidi come blocchi di legno, tiro con l’arco, prestazioni sportive, lettura di musica , giochi per computer, dattilografia e persino preparazione del tè. Fa parte dei meccanismi di esecuzione delle attività quotidiane;in sua assenza, la maggior parte delle persone non sarebbe in grado di compiere nemmeno le azioni più semplici come prendere un libro da un tavolo.

Evoluzione

L’ipotesi occhio-zampa anteriore

L’ipotesi occhio-zampa anteriore (EF) suggerisce che il sistema visivo dei primati sia cambiato parallelamente alla specializzazione della mano attraverso un meccanismo evolutivo comune. Il risultato finale è diventato un’accurata percezione della profondità, velocità ed esattezza della mano durante la presa.

Perché i primati hanno gli occhi rivolti in avanti e perché i nervi non incrociati dagli occhi?

Perché tutti i primati, compresi gli umani, hanno gli occhi puntati davanti a sé? E perché i primati hanno un chiasma ottico (OC), con quasi la metà (45%) costituito da nervi non incrociati? L’idea tradizionale è che tale visione combinata con un binocularità di alto livello promuova una visione profonda. Tuttavia, un articolo di panoramica su Brain, Behaviour and Evolution presenta una nuova “ipotesi occhio-zampa anteriore” (ipotesi EF) che suggerisce che l’architettura neurale del sistema visivo dei primati si sia evoluta per uno scopo completamente diverso. L’ipotesi EF postula che abbia un valore selettivo avere brevi percorsi neurali tra le aree del cervello che ricevono informazioni visive sulla mano ei nuclei motori che controllano la coordinazione della mano.

Un modo per testare l’ipotesi è confrontare la precisione e la velocità, diciamo, della mano sinistra durante l’esecuzione di compiti rispettivamente nel campo visivo sinistro e destro. Sono stati effettuati diversi esperimenti di questo tipo. Sebbene non siano stati eseguiti principalmente per testare l’ipotesi EF, i risultati sono chiaramente in accordo con l’ipotesi: una maggiore precisione e velocità fintanto che la mano lavora nel campo visivo omolaterale. Berlucchi et al. ritengono che le reazioni della mano agli stimoli visivi presentati nel campo visivo omolaterale siano integrate nell’emisfero controlaterale, il che si traduce in un minor numero di sinapsi per il passaggio dei segnali, con conseguente abilità motorie più rapide rispetto agli stimoli visivi presentati contro- lateralmente.

I primati usano abilmente le mani sotto la supervisione dell’occhio

Primati e gatti usano abilmente i loro arti anteriori sotto la supervisione dell’occhio. Primati e felini (gatto), hanno un’alta percentuale di proiezioni retiniche omolaterali (IRP) (45% rispettivamente 30% IRP). Il fatto che i coccodrilli, la maggior parte degli uccelli e dei pesci siano privi di IRP è supportato anche dall’ipotesi EF. Per ragioni anatomo/funzionali, coccodrilli, uccelli e pesci hanno poco uso dell’arto anteriore nel loro spazio frontale. La rana artiglio africana Xenopus laevis ha solo proiezioni incrociate prima della metamorfosi, successivamente sviluppa la visione binoculare e le estremità anteriori con artigli. Xenopus laevis usa i suoi artigli quando cattura la preda situata davanti alla rana. I delfini mancano di IRP, il che è coerente con l’ipotesi perché l’estremità anteriore del delfino (la pinna pettorale) viene utilizzata solo lateralmente. Tra i marsupiali, tre specie che si arrampicano sugli alberi hanno un’alta percentuale di IRP. Vombater (Vombatidae), ha pochissimi IRP, il che è in accordo con l’ipotesi EF poiché è un erbivoro terrestre. Questo tipo di foraggiamento riduce la necessità di un eccellente controllo visivo dell’avampiede. Gli altri marsupiali cadono tra questi estremi.

L’ipotesi EF offre nuove prospettive sull’evoluzione umana. Il controllo virtuoso dell’occhio e della mano è una caratteristica tipica dei primati. Prove fossili suggeriscono che i primi veri primati apparvero circa 55 milioni di anni fa. Anche allora, la mano sembra essere stata specializzata per afferrare. I primi antenati dei primati potrebbero aver sviluppato questa presa speciale per ottenere e mangiare fiori, nettare e foglie nei rami distali degli alberi. Bloch e Boyer affermano che l’abilità di presa della mano si è evoluta prima della specializzazione visiva dei primati. L’ipotesi EF, al contrario, indica che il sistema di visione dei primati si è evoluto parallelamente alla specializzazione della mano attraverso un meccanismo evolutivo comune. In linea di principio, un aumento dell’IRP ha valore selettivo negli animali che utilizzano regolarmente l’arto anteriore nel campo visivo frontale.

Comportamento e cinematica

I neuroscienziati hanno studiato a fondo il comportamento dello sguardo umano, con studi che hanno rilevato che l’uso dello sguardo è molto specifico per un compito, ma che gli esseri umani in genere mostrano un controllo proattivo per guidare i loro movimenti. Di solito, gli occhi si fissano su un bersaglio prima che le mani vengano utilizzate per eseguire un movimento, indicando che gli occhi forniscono informazioni spaziali per le mani. La durata in cui gli occhi sembrano essere bloccati su un obiettivo per un movimento della mano varia: a volte gli occhi rimangono fissi fino al completamento di un’attività. Altre volte, gli occhi sembrano esplorare in avanti verso altri oggetti di interesse prima ancora che la mano afferri e manipoli l’oggetto.

Movimento della mano guidato dagli occhi

Quando gli occhi e le mani vengono utilizzati per gli esercizi di base, gli occhi generalmente dirigono il movimento delle mani verso i bersagli. Inoltre, gli occhi forniscono informazioni iniziali sull’oggetto, comprese le sue dimensioni, forma e possibilmente siti di presa che vengono utilizzati per determinare la forza che le punte delle dita devono esercitare per impegnarsi in un compito.

Per le attività sequenziali, il movimento dello sguardo si verifica durante importanti eventi cinematici come il cambiamento della direzione di un movimento o quando si superano punti di riferimento percepiti. Ciò è correlato alla natura orientata alla ricerca del compito degli occhi e alla loro relazione con la pianificazione del movimento delle mani e gli errori tra l’output del segnale motorio e le conseguenze percepite dagli occhi e da altri sensi che possono essere utilizzati per il movimento correttivo. Gli occhi hanno la tendenza a “rifissarsi” su un bersaglio per rinfrescare la memoria della sua forma, o ad aggiornarsi per i cambiamenti nella sua forma o geometria nei compiti di disegno che implicano la messa in relazione di input visivo e movimento della mano per produrre una copia di ciò che era percepito. Nei compiti di alta precisione, quando si agisce su una maggiore quantità di stimoli visivi, il tempo necessario per pianificare ed eseguire il movimento aumenta linearmente, secondo Fitts.

Saccadi guidate a mano

Gli esseri umani hanno dimostrato la capacità di dirigere il movimento degli occhi verso la mano senza visione, utilizzando il senso della propriocezione , con solo piccoli errori legati alla conoscenza interna della posizione dell’arto. È stato dimostrato che la propriocezione degli arti, sia nel movimento attivo che in quello passivo, provoca un superamento della saccade oculare quando le mani vengono utilizzate per guidare il movimento degli occhi. Questi superamenti derivano dal controllo delle saccadi oculari piuttosto che dal precedente movimento delle mani negli esperimenti. Ciò implica che la propriocezione basata sugli arti può essere trasformata in coordinate motorie oculari per guidare le saccadi oculari, il che consente la guida delle saccadi da parte di mani e piedi.

Sindromi cliniche

È stato riscontrato che numerosi disturbi, malattie e menomazioni provocano un’interruzione della coordinazione occhio-mano, a causa di danni al cervello stesso, degenerazione del cervello dovuta a malattia o invecchiamento o un’apparente incapacità di coordinare completamente i sensi.

Invecchiamento

Negli anziani sono stati evidenziati disturbi della coordinazione occhio-mano, specialmente durante movimenti ad alta velocità e precisi. Ciò è stato attribuito alla degenerazione generale della corteccia, con conseguente perdita della capacità di calcolare gli input visivi e metterli in relazione con i movimenti della mano. Tuttavia, mentre gli adulti più anziani tendono a impiegare più tempo per questo tipo di attività, sono comunque in grado di rimanere precisi quanto gli adulti più giovani, ma solo se viene impiegato il tempo aggiuntivo.

Sindrome di Bálint

Sindrome di Bálintè caratterizzato da una completa mancanza di coordinazione occhio-mano ed è stato dimostrato che si verifica isolatamente nell’atassia ottica. È una condizione psicologica rara che deriva il più delle volte da un danno bilaterale alla corteccia parieto-occipitale superiore. Una delle cause più comuni è l’ictus, ma anche i tumori, i traumi e il morbo di Alzheimer possono causare danni. I pazienti con sindrome di Balint possono soffrire di 3 componenti principali: aprassia ottica, atassia ottica e simultagnosia. La simultagnosia è quando i pazienti hanno difficoltà a percepire più di un oggetto alla volta. Ci sono stati tre diversi approcci per la riabilitazione. Il primo approccio è l’approccio adattivo o funzionale. Si tratta di compiti funzionali che utilizzano i punti di forza e le capacità di un paziente. Il secondo approccio è un approccio correttivo e prevede il ripristino del sistema nervoso centrale danneggiato allenando le capacità percettive. L’ultimo approccio è l’approccio multicontesto e questo approccio implica la pratica di una strategia mirata in un ambiente multiplo con vari compiti e richieste di movimento, insieme a compiti di autoconsapevolezza.

Aprassia ottica

L’aprassia ottica è una condizione che deriva da una totale incapacità di una persona di coordinare i movimenti degli occhi e delle mani. Sebbene simile all’atassia ottica, i suoi effetti sono più gravi e non derivano necessariamente da danni al cervello, ma possono derivare da difetti genetici o degenerazione dei tessuti.

Atassia ottica

Atassia otticao l’atassia visuomotoria è un problema clinico associato a danni alla corteccia occipitale-parietale nell’uomo, con conseguente mancanza di coordinazione tra gli occhi e la mano. Può interessare una o entrambe le mani e può essere presente in una parte del campo visivo o nell’intero campo visivo. L’atassia ottica è stata spesso considerata una compromissione di alto livello della coordinazione occhio-mano risultante da una cascata di fallimenti nelle trasformazioni da sensoriali a motorie nella corteccia parietale posteriore. La percezione visiva, la denominazione e la lettura sono ancora possibili, ma le informazioni visive non possono dirigere i movimenti motori della mano. L’atassia ottica è stata spesso confusa con la sindrome di Balint, ma recenti ricerche hanno dimostrato che l’atassia ottica può manifestarsi indipendentemente dalla sindrome di Balint. I pazienti con atassia ottica di solito hanno difficoltà a raggiungere gli oggetti visivi dalla parte del mondo opposta a quella del danno cerebrale. Spesso questi problemi sono relativi all’attuale direzione dello sguardo e sembrano essere rimappati insieme ai cambiamenti nella direzione dello sguardo. Alcuni pazienti con danni alla corteccia parietale mostrano “raggiungimento magnetico”: un problema in cui i raggi sembrano attratti verso la direzione dello sguardo, anche quando è deviato dall’oggetto desiderato della presa.

morbo di Parkinson

Adulti con malattia di Parkinsonè stato osservato che mostrano le stesse menomazioni del normale invecchiamento, solo in misura più estrema, oltre a una perdita di controllo delle funzioni motorie come per i normali sintomi della malattia. È un disturbo del movimento e si verifica quando c’è una degenerazione dei neuroni dopaminergici che collegano la substantia nigra con il nucleo caudato. I sintomi principali di un paziente includono rigidità muscolare, lentezza dei movimenti, tremore a riposo e instabilità posturale. È stato dimostrato che la capacità di pianificare e apprendere dall’esperienza consente agli adulti con Parkinson di migliorare i tempi, ma solo in condizioni in cui utilizzano farmaci per combattere gli effetti del Parkinson. Ad alcuni pazienti viene somministrata L-DOPA, che è un precursore della dopamina.


https://en.wikipedia.org/wiki/Eye–hand_coordination

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