Análisis de Movimiento Humano:

De la fascinación al estudio del Control Motor Equipo de Análisis del Movimiento Humano UDLA Klgo. Leonidas Arias P., Klga. Andrea Lira B., Klgo. Eduardo Vega G. 2012. Objetivos

• Definir Análisis de Movimiento

• Comprender los límites y diferencias de cada nivel de evaluación.

• Definir el concepto de Control Motor

• Establecer las diferentes teorías del Control Motor

• Recordar conceptos de fisiología muscular

• Analizar participación de las Unidades Motoras durante la contracción

muscular

• Diferenciar el concepto de movimiento versus contracción muscular

• Conocer el aporte de distintos pensadores a la evolución del control

motor.

• Definir el concepto de grados de libertad

• Determinar la implicancia del concepto de Redundancia motora y

• Variabilidad motora

• Establecer las soluciones propuestas ante el Problema de Bernstein

• Definir el concepto de Coordinación

“El Sistema Nervioso Central, nada sabe de músculos, sólo sabe de movimientos”

J. Hughlinngs Jackson, 1889. __________________________________________________________________

A lo largo del tiempo el hombre ha manifestado su fascinación por el

movimiento y su interés por comprender los sistemas y procesos que posibilitan

la amplia capacidad de movimiento de su cuerpo. En la búsqueda de

información al respecto, surge el análisis de movimiento como un

procedimiento que pretende separar las partes de éste, para conocer los

principios y elementos que posibilitan los diferentes cambios de posición

del cuerpo humano.

El análisis de movimiento no es un tema actual, ya en la Antigua Grecia,

Aristóteles (348-322 AC) estudiaba el cuerpo de los animales como sistemas

mecánicos. Leonardo Da Vinci (1452-1519), en sus dibujos anatómicos

describió la mecánica de la bipedestación, marcha en descenso y ascenso,

levantamiento desde sentado y salto. Galileo Galilei (1564-1643) hizo los

primeros intentos por analizar matemáticamente la función fisiológica, y Borelli

(1608-1679) apoyado en dicho trabajo dibujó fuera de las articulaciones las

fuerzas requeridas para el equilibrio del cuerpo.

Algo más tarde Newton publicó las Leyes del Movimiento y con esto se

determinó la posición del centro de gravedad humano. Muybridge (1830-1904)

es el primero que logra disecar el movimiento humano y animal a través de una

secuencia fotográfica.

Luego Marey (1830-1904) utilizó científicamente ésta técnica para

correlacionarla con la fuerza de reacción del suelo, hito que marca el inicio del

análisis de movimiento Moderno. Durante el siglo XX hubo grandes avances

tecnológicos, lo que permitió que el acervo de conocimiento aumentara

considerablemente. Un ejemplo de ello es Mary Patricia Murray (1925-1984)

quién adaptó una técnica de fotografía en ambientes sin luz y desarrolló un

método de medición de patrones de movimientos durante marcha humana

aplicable desde niños hasta adultos mayores, el cual posibilitó la medición de

patrones de marcha normal y anormal.

Por otra parte, entre 1970 y 1981 se realizaron estudios acerca del

vector de fuerza de reacción del suelo, como los desarrollados por Antonio

Pedotti; además los estudios de electromiografía (EMG) de Carlo De Luca han

entregado datos fundamentales para entender el vínculo entre fisiología

muscular, fuerza y movimiento.

D. A. Winter plantea que una evaluación tiene el propósito de conducir a

una decisión respecto al movimiento humano, y que toda evaluación debe ser

precedida por una fase de descripción y una de medición.

Así, Winter propone tres niveles de evaluación. Un primer nivel es la

observación directa, la cual implica medidas subjetivas y generalmente muy

difíciles o imposibles de comparar con otras obtenidas previamente. El

observador cumple la tarea de observar, describir en un documento lo que ha

visto, monitorear los cambios y analizar la información para diagnosticar las

causas. El segundo nivel de evaluación involucra la realización de mediciones

durante el movimiento del paciente, lo cual permite una presentación

conveniente de los datos, posibilitando de paso cuantificar los cambios, realizar

análisis simples que conduzcan a un diagnóstico más objetivo. En el tercer y

más alto nivel se encuentra en “Análisis” en términos de la Biomecánica, el cual

es extremadamente poderoso en diagnosticar la causa exacta del problema,

comparar con datos de población normal y monitorear detalladamente los

cambios en el tiempo (disección del movimiento).

El análisis de movimiento persigue entender las causas y elementos que

posibilitan y condicionan el movimiento humano, y el área del conocimiento que

aborda es la denominada “Control Motor”.

En la actualidad el concepto de Control Motor ha aparecido

reiteradamente en diversas revistas, libros, conferencias, etc. Denotándonos la

importante participación que posee éste en nuestro quehacer clínico o tal vez

demostrándonos la precaria y confusa información que se posee al respecto,

en cuanto a su definición y conceptos asociados.

Cuando hablamos de Control Motor, hacemos referencia al estudio de la

causa y naturaleza del movimiento (A. Shumway-Cook/ M. Woollacot) Área de

mucho interés en la neurociencia, razón por la cual el control motor parce estar

relacionado únicamente con ésta. Es por eso que erróneamente la mayoría de

los estudiantes y profesionales cree que control motor es sinónimo de

neurología, excluyendo otras áreas que también le conforman.

Según Mark Latash, en el articulo de Motor Control: The Heart of

Kinesiology, podemos observar que el termino control motor posee como su

nombre lo dice, dos componentes, Control y Motor. La parte motora se basa en

la anatomía, fisiología muscular, y física (particularmente con la mecánica)

mientras que la parte de control se basa en la neurofisiología, psicología y

matemáticas (en particular con la teoría de control). Concluye finalmente que el

control motor es el corazón de nuestras competencias profesionales, definición

que por mi parte me parece bastante interesante y digna de análisis.

Durante siglos, el movimiento voluntario se ha dicho que era impulsado

por el alma, afirmación no muy atractiva para los científicos del siglo XIX.

Debido a esto, comenzaron a establecer diversas teorías con respecto al

control motor, estableciéndose en una primera instancia que el movimiento es

consecuencia de circuitos reflejos (Sherrington y Pavlov), teoría que dominó el

pensamiento neurofisiológico por más de medio siglo.

No conformes con la teoría, Graham Brown y Nicolai Bernstein observan

que en animales a los que se les seccionaban las narices nerviosas eran

capaces de realizar movimiento; análisis experimental que los llevó a

reemplazar esta primera teoría.

Ambos científicos, insistían que los movimientos voluntarios naturales se

producían en el Sistema Nervioso Central, específicamente Brown postulaba la

presencia de los denominados Patrones Generadores de Movimientos,

mientras que Bernstein por su parte postulaba a la presencia de Engramas

Motores, es decir, precursores de movimiento almacenados en la memoria y

expresadas en variables no definidas codificadas topográficamente.

Posteriormente Richard Schmidt argumentando la idea de Bernstein, da origen

a la teoría de Programas Motores, centrándose principalmente en patrones de

fuerza periféricos y no únicamente a patrones centrales.

Mas de cien años han pasado desde que Sherrington, Pavlov, Bernstein,

Brown presentaron sus obras sobre las teorías del control motor. Aun así el

papel activo, versus el reactivo con respecto al movimiento voluntario aun sigue

en tela de juicio, ya sea por desconocimiento o por falta de consenso con

respecto a los postulados.

Una alternativa actual con respecto al acoplamiento con el medio, es la

teoría de la hipótesis del punto de equilibrio propuesta por Anatol Feldman

(1986) postulando cómo el cuerpo, junto a las variables ambientales definen su

estado de equilibrio.

Aun que se han postulado mas de diez teorías del control motor, las

anteriormente descritas han sido las mas significativas durante la historia. Es

por eso que es necesario describir más extensamente la destacada Teoría de

Sistemas, propuesta por Bernstein.

Como se ha mencionado anteriormente, las teorías apuntaban tanto a

reflejos, patrones generadores de movimiento, engramas, etc haciendo

referencia a conceptos netamente neurofisiológicos y es por eso la asociación

del concepto de control motor con la neurología. Bernstein por su parte aun que

le daba validez al razonamiento, determinó que era imposible no incluir

características propias del sistema operativo, tal como las fuerzas externas e

internas que actúan en el cuerpo.

Al describir las características del sistema activado, consideró todo el

cuerpo como un sistema mecánico, con masa y sujeto a fuerzas externas,

como la gravedad, y a fuerzas internas, que incluyen fuerzas de inercia y

aquéllas que dependen del movimiento. Durante el transcurso de cualquier

acción, las cantidades de fuerza que actúan en el cuerpo cambiarán a medida

que varíe la energía potencial y cinética. De esa forma demostró que el mismo

comando central podía ocasionar movimientos muy distintos debido a la

interacción entre las fuerzas externas y las variaciones de las condiciones

iniciales. Por las mismas razones, comandos distintos podrían originar el

mismo movimiento.

A partir de estos nuevos postulados, será necesario responder algunos

cuestionamientos, ¿Cómo el cuerpo, siendo un organismo mecánico, influye en

el proceso de control? ¿Cómo afectan las condiciones iniciales las

características del movimiento?, etc.

Una vez que el cuerpo humano fue descrito como un sistema mecánico

(aun que este concepto se viene observando desde la antigüedad), Bernstein

describió lo que se conoce como Grados de Libertad (Degrees of Freedom,

Dof), refiriéndose a el mínimo numero de coordenadas independientes

necesarias para definir la posición de un sistema (considerando además que el

movimiento humano es multiarticular y que no nos comportamos como barras

rígidas en el plano; complicamos aun más el control del movimiento). A partir

de eso será necesario idear alguna forma de controlar este exceso de grados

de libertad (Concepto de Variabilidad motora), pues el sistema nos ofrece un

infinito número de posibilidades para el cumplimiento de una meta u objetivo.

¿Cómo entonces el SNC seleccionará una dentro de estas infinitas

posibilidades?, a partir de: elección del rango de movimiento, control de la

fuerza, control sobre las rotaciones, elección de los patrones de descarga de

las unidades motoras, entre otras, produciéndose un gran problema,

denominado Problema de Bernstein (Redundancia Motora), para lo cual es

necesario buscar una solución al problema de la redundancia cinemática.

De esta forma, Bernstein creía que las sinergias tenían un papel

importante en la solución del problema de los grados de libertad. Entendemos

como sinergias a la “combinación en el control de señales a un numero de

músculos cuyo objetivo es asegurar la estabilidad de un miembro o del cuerpo

entero, en previsión de una posible perturbación postural o en respuesta a una

perturbación real” (N. Bernstein). Otra solución propuesta al Problema de la

redundancia motora fue el aprendizaje motor mediante la práctica o repetición

de un gesto motriz, a lo que se le asoció que los grados de libertad no

utilizados no se eliminaban, sino que mas bien se congelan (“Freezing”).

Una vez que estableció una solución a la redundancia cinemática

mediante el exceso de Dof, concluyó finalmente que la capacidad de reproducir

movimientos corporales armónicos y ordenados se debía gracias a la

coordinación, señalando “La coordinación del movimiento es el proceso de

dominar los grados de libertad redundantes del organismo en movimiento”.

Recuento de Fisiología Muscular

Me parece atingente incluir en este apunte un recuento de fisiología

muscular, pues en vista y considerando que el sistema músculo esquelético

será el gran protagonista del movimiento, es necesario recordar hitos, algunos

conceptos y procesos, con el fin de facilitar la comprensión.

Los músculos esqueléticos denominados voluntarios unen y mueven el

esqueleto. Podemos ver en el cuerpo humano mas de 215 parejas de estos

músculos (Wilmore y Costil, 2001).

Conformados en su estructura desde lo mas macro a lo mas micro, nos

podemos encontrar que el músculo y su epimisio, cualquiera sea, esta formado

por paquetes de Fascículos, los que corresponden a agrupaciones de fibras

musculares empaquetadas por tejido fascial denominado perimisio.

Cada fibra muscular es un cilindro individual revestido por endomisio.

Conformado por muchas miofibrillas, las que a su vez son poseedoras de las

sarcomeras, las que son reconocidas como la unidad funcional básica del

sistema muscular.

Desde el punto de vista funcionar es necesario incluir a este sistema

muscular los receptores sensoriales, específicamente, el órgano tendinoso de

Golgi y el huso muscular.

Huso Muscular: receptor ubicado en las fibras intrafusales, es decir, al nivel del

vientre muscular. Cumple la función de regular la longitud del músculo,

protegiendo que se lesionen sus fibras, reflejo que se le denomina miotático o

reflejo de estiramiento, que es activado una vez que el músculo es elongado de

manera excesiva.

Órgano tendinoso de Golgi (OTG). Receptor ubicado en la zona de transición

entre el músculo y el tendón (Unión miotendinea). Cumple la función de censar

la tensión del músculo, y eventualmente relajara al músculo posterior a una

contracción potente.

Ambos participan constantemente, y la prevalencia de uno sobre el otro

generara el estado de tensión y longitud muscular, manteniendo el tono y

también la activación durante situaciones dinámicas.

Unidades Motoras

Cuando hablamos de unidades motoras nos referimos a un único axon

que inerva un grupo de fibras musculares. Mientras que el concepto de placa

motora hace referencia a la zona de unión entre el nervio y una única fibra,

también denominado unión neuromuscular. Es importante aclarar ambos

conceptos pues suele haber confusión con respecto a ello.

Más información sobre unidades motoras se analizará en clases

posteriores.

Movimiento versus Contracción

Automáticamente se nos viene a la mente la biomecánica, y a su vez el

comportamiento muscular de cada músculo cuando nos vemos enfrentados a

un gesto motor, cualquiera sea.

¿Cuántas veces hemos escuchado hablar de contracciones isotónicas e

isométricas?, es más, en algunas ocasiones también se nos ha incluido el

concepto de contracciones isocinéticas, reiterándonos que no son funcionales

en las actividades de vida diaria, sino que además, solo son reproducibles en

una maquina isocinética, donde podemos manipular la variable de velocidad.

A partir de esto, me parece muy interesante la propuesta de Latash con

respecto a los tipos de contracciones musculares y me tomo la libre retribución

de escribir textual su postulado (Neurophysiological basis of movement),

considerando que la traducción de un idioma puede alterar de manera

importante la idea.

Régimen externo de la contracción muscular (Mark Latash)

“Nosotros hemos utilizado la expresión “condición isométrica”. Déjenme

introducirles en esto y en un par de otros términos, formalmente. Las

contracciones musculares en condiciones de prevenir cambios en su longitud,

se conocen como isométricas y con una carga que conduce a tal condición, es

denominada carga isométrica.

El problema con estos términos es que son engañosos. Considerando,

por ejemplo, ¿Qué pasara si el movimiento en una articulación esta restringido

(condición isométrica)?. Si un músculo que actúa en esa articulación se

encuentra activado, se desarrollará una fuerza de contracción que actuará en

todos los elementos, incluyendo los elementos elásticos, en paralelo y en serie.

Dependiendo de la tensión relativa de estos elementos, la fuerza

contráctil induce un cambio en la longitud relativa, incluso si la longitud de todo

el complejo musculotendinoso se mantiene constante.

Es por eso que si desglosamos el origen de la palabra Isométrico, nos

encontraremos con concepto no reproducible en los organismos vivos, pues el

antefijo iso hace referencia a algo que es igual (que no varia); mientras que

métrico refiere a la longitud (metría).

¿Será posible observar algún movimiento en el que las sarcomeras se

mantengan estáticas y homogéneas durante la contracción?. De la misma

forma sucede con la palabra Isotonía. Nuevamente el cuestionamiento, ¿Es

posible observar contracciones en las que el músculo mantenga constante su

tono muscular?. Destacamos que el nombre no guarda relación con lo

observable en los organismos vivos y es por eso su error de concepto, por lo

tanto cuando nos referimos a ellas, pudiese ser que sea menos engorroso, el

concepto de movimiento y no de contracción como se ha utilizado por años.

Referencia

1.- David A. Winter. Biomechanics & Motor Control of Human Movement.

Capítulo 1.

2.- Mark Latash. Neurophysiological Basis of Movement. Capitulo 4.

3.- M. Latash. Motor Control: The Heart of Kinesiology. American Academy of

Kinesiology and Physical Education, 2008

4.- Anne Shumway-Cook. Motor Control. Translating research into Clinical

Practice. Capitulo 1.

5.- Jack H.Willmore. Fisiología del Esfuerzo y del Deporte. Capitulo 1