Aprendizagem Motora PDF

Aprendizagem Motora PROFA. DRA. MARIA OLGA VASCONCELOS – FADEUP PROF. DR. MATHEUS MAIA PACHECO – FADEUP Presença Algumas perguntas iniciais Qual é o método mais reconhecido Qual foi o método mais utilizado para a para adquirir (criação) de construção da base de atividades, conhecimento (...

Aprendizagem Motora PROFA. DRA. MARIA OLGA VASCONCELOS – FADEUP PROF. DR. MATHEUS MAIA PACHECO – FADEUP Presença Algumas perguntas iniciais Qual é o método mais reconhecido Qual foi o método mais utilizado para a para adquirir (criação) de construção da base de atividades, conhecimento (entender o mundo/ tarefas, instruções, abordagens dentro natureza)? do desporto? ◦ Filosofia ◦ Ciência ◦ Religião ◦ Tradição ◦ Autoridade ◦ Experiência Pessoal O problema da tradição E o que fazemos com isso? O que é igual e diferente entre controle, aprendizagem e desenvolvimento motor? Antes… Qual a diferença entre área de estudo e fenômeno? Área de estudo → Definida por um objeto de estudo (e.g., um fenômeno), perguntas (e métodos) de investigação sobre este fenômeno, e uma base de conhecimento consolidada (epistemológica) Fenômeno → “Coisa” que se estuda Notem: existem áreas que não tem o mesmo nome de seu fenômeno (biomecânica), existem fenômenos estudados por mais de uma área, etc. Visão “Tradicional” Controle Motor Perguntas “típicas”: Fenômeno: “Capacidade de regular ou ◦ Como o sistema nervoso central direcionar os mecanismos essenciais do organiza músculos e articulações em movimento” movimentos funcionais coordenados? ◦ Como a informação sensorial do Área: “Estudo da natureza do movimento ambiente e corpo é utilizada para e como o movimento é controlado” selecionar e controlar o movimento? ◦ Como a percepção do organismo, tarefa, e ambiente influenciam o comportamento motor? Shumay-Cook & Woollacott (2017). Motor Control: Translating research into clinical practice. Wolters Kluwer. Aprendizagem Motora Perguntas “típicas” Fenômeno: conjunto de processos ◦ Quais melhores fatores para associados com prática ou experiência aprendizagem levando a ganhos relativamente (retenção/transferência)? permanentes na capacidade de se movimentar ◦ O que acontece ao longo da aprendizagem? Área: Estudo do processo de ◦ O que é aprendido? aprendizagem e dos fatores que interferem neste processo ◦ Qual a influência do nível do aprendiz? Schmidt et al. (2018). Motor control and learning: A behavioral emphasis. Human Kinetics. Desenvolvimento Motor Perguntas “típicas” Fenômeno: processo de mudança no ◦ Quais aspectos do movimento e relacionado à idade. crescimento/maturação influenciam na capacidade de realizar movimentos? Área: Estudo das mudanças ◦ Quais fatores sociais, ambientais, desenvolvimentais no movimento e os econômicos alteram a forma como fatores que baseiam estas mudanças. indivíduos se movimentam? ◦ Como as experiências motoras favorecem o processo de desenvolvimento? Haywood & Getchell (2010). Desenvolvimento motor ao longo da vida. Artmed. Ok… vamos tentar diferenciar Essa pesquisa, se enquadra no Controle, Desenvolvimento ou Aprendizagem Motora? Snapps-Child & Corbetta (2009) Ok… vamos tentar diferenciar este então Um exemplo mais próximo de vocês… O que podemos retirar desta discussão? Áreas do comportamento motor Biomecânica Pedagogia Fisiologia Controle Aprendizagem Desenvolvimento Motor Motora Motor Psicologia Neurociência veja Clark & Oliveira, 2006 Entre áreas e fenômeno A preocupação é acerca do fenômeno a Os métodos, técnicas, e literatura trazem ser estudado consigo um “enviezamento” histórico Mas esses enviezamentos não são determinantes das possibilidades do As áreas refletem ênfases e não cortes estudo atual; em alguns casos não são reais nos fenômenos e nem estudos nem necessários O estudo do movimento não pode ser Essas ênfases são mais resultados de “confinado” ou “categorizado” desdobramentos históricos do que diferenciações conceituais e/ou teóricas A ligação entre as áreas Controle: Mecanismos destas relações Desenvolvimento: Mudança no Movimento: movimento – Relação e maturação e Partes experiências Aprendizagem: Mudança no movimento – prática Como desmembrar isso? 1) Consideramos o movimento/ação como 4) Consideramos o que cada área enfatiza relações e como isso se relaciona as propriedades consideradas 2) Consideramos as propriedades destas relações 5) Encontramos um “pano de fundo” único (e coerente) 3) Vemos que estas propriedades são genéricas da área (Controle, 6) Vemos os “reais” problemas de Aprendizagem, Desenvolvimento) pesquisa  Movimento como relações Primeiro, consideremos a ideia de que um movimento/ação é o resultado da interação de vários níveis e partes (e.g., indivíduo/meio; percepção/ação; estado do sistema/requerimentos do movimento; SNC/”periferia”) Holt et al., 2010 Propriedades destas relações Padrão (Consistência) Aspetos “Invariantes” Flexibilidade Aspetos “variantes” Variabilidade Variação tentativa-à-tentativa Equifinalidade (Equivalência) “Compensação” Portanto, áreas Se considerarmos movimentos como relações (e as propriedades discutidas) ◦ Controle Motor ◦ Quais mecanismos que “resultam” nas propriedades observadas ◦ Aprendizagem Motora ◦ Quais mecanismos (e fatores) que modulam as propriedades com a prática ◦ Desenvolvimento ◦ Quais mecanismos que modulam as propriedades com experiência e maturação Propriedades e Áreas Controle Motor: Quais os mecanismos que garantem consistência, flexibilidade e equivalência e geram variabilidade? (No comportamento e tarefas específicas) Aprendizagem Motora: Quais os mecanismos pelos quais a prática favorece a aquisição de comportamentos consistentes, flexíveis e equivalentes? Como a variabilidade é afetada pela prática? Desenvolvimento Motor: Como a mudança do indivíduo (devido a experiências e maturação) interferem na consistência, flexibilidade, equivalência e variabilidade no comportamento? Agora, teorias (perspetivas, abordagens) As teorias nos auxiliam a unir as diferentes áreas sob uma mesma forma de “ver”. Aqui um “aviso” sobre o que há de vir: ◦ Teorias Prescritivas (i.e., Processamento de Informações) ◦ Consistência e flexibilidade surgem de um “programa” (estruturas cognitivas) que “prescrevem” (“comandam”) o movimento. Variabilidade é um “problema”. ◦ Teorias Dinâmicas (i.e., Sistemas Dinâmicos) ◦ Os conceitos de consistência, flexibilidade, e variabilidade são explicados pela forma como os vários sistemas (e.g., cérebro-corpo-ambiente) interagem. Porque existe mais de uma teoria? Teorias “misturam” criatividade e evidência na tentativa de descrever, explicar, e predizer um fenômeno. A construção de teorias passa por algumas premissas (que são aceitas a priori) e determinado conjunto de evidências para explicar um determinado fenômeno. ◦ Se as premissas são diferentes, teorias serão diferentes ◦ Se os fenômenos a serem explicados são diferentes, teorias serão (potencialmente) diferentes ◦ Nestes casos, conceitos são diferentes (ou interpretados diferentemente) e toda a ideia de como pesquisar se torna distinta (aspetos relevantes a serem mensurados, níveis de análise, etc.) Teorias não são “achismos”! Exemplo (mais um spoiler) Turvey & Fonseca, 2009 A necessidade de uma teoria TEORIA DA FRUTA TEORIA DA ROCHA Seres humanos são como frutas Seres humanos são como rochas O ápice de seu desempenho vem com Seu desempenho depende da função a “maturação” no meio Se mexer demais, estraga Tem que mexer para esculpir A necessidade de uma teoria TEORIAS DINÂMICAS TEORIAS PRESCRITIVAS O controlo é distribuído e auto- O controlo é localizado no sistema organizado ao longo dos vários níveis nervoso central (SNC) que computa de interação cérebro-corpo-ambiente como o movimento deve ser (Kawato, (Turvey, 1977; Beer, 2023) 1999; McNamee & Wolpert, 2019) Consequência: Não há um único nível Consequência: O SNC controla e prevê mais importante que o outro. todas as interações do sistema motor e ambiente. A necessidade de uma teoria TEORIAS DINÂMICAS TEORIAS PRESCRITIVAS A aprendizagem é um processo de A aprendizagem é um processo de exploração por um acoplamento construção de esquemas mentais de perceção-ação (informação- previsão e controlo do corpo (Schmidt, movimento) (Jacobs & Davids, 2007; 1975; Braun, 2010) Pacheco et al., 2019) Consequência: A prática é um processo Consequência: a prática é um processo de “enriquecimento” de um algoritmo individual de busca por soluções para que gera movimentos. tarefas motoras A necessidade de uma teoria TEORIAS DINÂMICAS TEORIAS PRESCRITIVAS A aprendizagem é um processo de A aprendizagem é um processo de exploração por um acoplamento construção de esquemas mentais de perceção-ação (informação- previsão e controlo do corpo (Schmidt, movimento) (Jacobs & Davids, 2007; 1975; Braun, 2010) Pacheco et al., 2019) Consequência: O “treino” se torna Consequência: o “treino” se torna apresentar situação variadas para os como auxiliar na exploração de esquema “aprender” a forma ótima de informações mais apropriadas controlo. A necessidade de uma teoria TEORIAS DINÂMICAS TEORIAS PRESCRITIVAS O desenvolvimento é um processo que O desenvolvimento é a mudança no resulta das mudanças de interação hardware e software (Connolly, 1970; entre corpo, ambiente, tarefa (Newell, Zandvoort et al., 2022) 1986; Lerner, 2018) Consequência: a mudança é sobre Consequência: a mudança no processos de atualização no hardware comportamento é um processo (corpo – que deve chegar a idade multicausal em cascata das interações adulta) e nos algorítmos (movimentos) nos diferentes sistemas O que podemos concluir? Como áreas, controle, aprendizagem e Em tese, uma boa teoria de uma das desenvolvimento surgiram e evoluíram áreas não poderia contradizer teorias separadas de outras áreas Como fenômeno, não há separação Nós temos que ter nossas escolhas ◦ Talvez em termos de escala de teóricas por coerência de pensamento tempo e atuação Um pouco mais… Quais destes contextos englobam AM? (ou comportamento no geral) Desempenho e Aprendizagem Aprendizagem: conjunto de processos associados com prática ou experiência levando a ganhos relativamente permanentes na capacidade de se movimentar Desempenho e Aprendizagem...mudanças relativamente permanentes... Acertos (%) ◦ Retenção ? Blocos de Tentativa Ret Ret Desempenho e Aprendizagem...mudanças [...] na capacidade de se movimentar.” Transferência Acertos (%) Blocos de Tentativa Teste em Melhora em Prática em Tênis Frescobol comer com Melhora no Hashi Frescobol Controlo e Coordenação Controlo: da forma tradicional de pensamento (como “comando”), controlo só existe nas teorias prescritivas. Nas teorias dinâmicas, controlo é sobre algo menor (parâmetros do movimento) Coordenação: Nas teorias prescritivas, coordenação (quase sempre) se refere a ideia de coordenação motora: uma capacidade motora (semi-inata que se desenvolve na infância) de se movimentar espacial e temporalmente de forma organizada (eficiente, fluente). Nas teorias dinâmicas, coordenação é a descrição de como os elementos se dispuseram nas coordenadas (como é a técnica apresentada). Assim, não tem má coordenação, existem padrões de movimento (de coordenação) com desempenhos piores. Controlo e Coordenação Conceitos para pensar Não lineariedade Multifatorial Complexidade Depende Variabilidade Intra Individual PROF. MATHEUS MAIA PACHECO Pontos para aprender O que é variabilidade? Somos variados? Porque? Diferença em tipos de variabilidade Estabilidade e Instabilidade Sinergias O que é variabilidade? Demonstração O que é variabilidade? Dispersão Estrutura no tempo (“dinâmica”) x x y tempo Dispersão x x y y Dispersão Medidas que se perguntam “quanto que cada ponto desvia da própria média”: ◦ Variância, desvio padrão, raiz quadrada do erro médio, etc. Estrutura no tempo Medidas que se perguntam “como o que aconteceu antes influencia o que aconteceu depois?” ◦ Regularidade, tipos de função, correlação no tempo, etc. Variabilidade em diferentes níveis Variabilidade em diferentes níveis Variabilidade em diferentes níveis A variabilidade ocorre em diversos níveis do comportamento ◦ Desempenho ◦ “Resultado da ação” ◦ Cinemática ◦ Cinética ◦ Recrutamento muscular ◦ Recrutamento motoneuronal ◦ Etc… Variabilidade é “lei” Considerem a unidade mais simples de “comando”: Um potencial de ação ◦ Um estímulo que ultrapassa o limiar de ativação, gera uma ativação neuronal. ◦ Após este resultado, existe um período refratório Latash 2012 Variabilidade é “lei” Considerem a unidade mais simples de “comando”: Um potencial de ação ◦ Um estímulo que ultrapassa o limiar de ativação, gera uma ativação neuronal. ◦ Após este resultado, existe um período refratório ◦ Mas notem que a saída real é altamente variada neuwritewest.org Variabilidade é “lei” Considerem a unidade mais simples de “comando”: Um potencial de ação ◦ Porque a saída é variada? ◦ A propria “forma” de funcionamento resulta nisto ◦ Estímulos “somados” não tem o mesmo resultado dependendo da forma (temporal e espacial que ocorrem) Latash 2012 Variabilidade é “lei” Outros níveis de análise “sofrem” do mesmo problema Disparo neural Ativação Muscular Padrão de movimento Variabilidade dependente de contexto Anatômico: Um determinado músculo ≠ movimento Mecânico: Uma determinada ativação muscular ≠ movimento (ou forças) Fisiológico: Um determinado sinal neural ≠ ativação muscular Turvey et al., 1982 Variabilidade dependente de contexto Anatômico: Um determinado músculo ≠ movimento Mecânico: Uma determinada ativação muscular ≠ movimento (ou forças) Fisiológico: Um determinado sinal neural ≠ ativação muscular Turvey et al., 1982 Variabilidade dependente de contexto Anatômico: Um determinado músculo ≠ movimento Mecânico: Uma determinada ativação muscular ≠ movimento (ou forças) Fisiológico: Um determinado sinal neural ≠ ativação muscular Turvey et al., 1982 Latash 2012 Variabilidade entre níveis Mas variar em um nível é diferente de variar em outro: resultado da ação vs. “desempenho” 87.7288.54 80.10 88.50 89.45 92.97 Variabilidade entre níveis Mas variar em um nível é diferente de variar em outro: movimento vs. resultado da ação vs. desempenho 𝑣𝑥 𝑣𝑦 𝑣𝑦 𝑥𝑓 = 4.9 𝐸𝑟𝑟𝑜 = |𝑥𝑓 − 𝑐| 𝑣𝑥 𝑣𝑦 𝑐 𝑣𝑥 e.g., Velocidade e Precisão “Speed-accuracy trade-off” Dois fenômenos ocorrem: ◦ Quanto mais rápido nos movemos, pior nossa acurácia espacial ◦ Fitts (1954); Schmidt et al. (1979) ◦ Quanto mais lento nos movemos, pior nossa acurácia temporal ◦ Newell et al. (1979) e.g., Velocidade e Precisão Mas isso parece ser dependente do tipo de tarefa (Arremesso) Urbin et al., 2013 Variabilidade e o Sistema Movimentos e relações Holt et al., 2010 Pequena variação nas relações são “dissipadas” Locomotor Control Systems Laboratory – University of Michigan Muita variação gera instabilidade Estabilidade e Instabilidade As relações não “batem” Energia tem de ser gasta para manter estabilidade Novas formas de agir podem aparecer Adaptado de Hoyt & Taylor (1981) Exemplo clássico Mais um exemplo Ko et al., 2014 Mas da onde surge a estabilidade? Variabilidade “Compensatória” Um sistema que se “retroalimenta” (feedback), tem a possibilidade de compensar Mas o sistema “aprende” a compensar antes mesmo do erro Isso pode ser denominado de Sinergia ◦ Veja Latash et al. (2002) Latash (2012) Sinergias Abbs et al., 1984; Kelso et al., 1984 Sinergias São demonstradas intra e entre tentativas Tem um limite de adaptação ◦ Porque? O sistema utiliza sinergias para manter estabilidade no Comportamento Estas sinergias podem ser vistas em termos de perceção e ação também van Hof et al., 2008 Sinergias São demonstradas intra e entre tentativas Tem um limite de adaptação ◦ Porque? O sistema utiliza sinergias para manter estabilidade no Comportamento Estas sinergias podem ser vistas em termos de perceção e ação também Sinergias da Tarefa Compensações que mantém o desempenho estável Ranganathan & Newell, 2013 Sumário A variabilidade faz parte do Pelas características do sistema, comportamento apresentamos estabilidade. Variações no corpo são movimentos ☺ Sinergias (interações entre componentes) permitem estabilidade Existe variabilidade em todos os níveis Mas grandes perturbações/ variações resultarão em instabilidade As relações entre os níveis são de “muitos para muitos” Instabilidade abre espaço para novos comportamentos Perguntas Bonus Qual característica do nosso sistema motor Qual a importância da variabilidade que permite que as sinergias tenham quando considerada em termos da estabilidade? “estrutura temporal”? Teorias do Controlo Motor PROF. DR. MATHEUS MAIA PACHECO APRENDIZAGEM MOTORA Lembrete - Calendário 17/20 de Set (Aula) – Tópicos do trabalho 29 de Set/ 1 de Out (Aula) – Aula Teórica 23/26 de Set (17h) (Prazo) – Entrega dos membros 4/7 de Nov (17h) (Prazo) – Entrega do grupo Intro/Métodos escrito 24/27 de Set (Aula) – Experimento Exemplo/ Leitura 5/8 de Nov (Aula) – Apresentação Intro e Métodos/ Trabalho Prático 1/4 de Out (Aula) – Experimento Exemplo/ Leitura 12/15 de Nov (Aula) – Apresentação Intro e 8/11 de Out (Aula) – Experimento Exemplo/ Leitura Métodos/ Trabalho Prático 15/18 de Out (Aula) – Experimento Exemplo/ Leitura 19/22 de Nov (Aula) – Aula Teórica 15/18 de Out (Permissão) – Intro/Método; Locais 26/29 de Nov (Aula) – Aula Teórica de Coleta 3/6 de Dez (Livre) – Aula de Ajuda ao Trabalho 22/25 de Out (Aula) – Aula Teórica 10/13 de Dez; 17/20 de Dez – Apresentações O Problema Central Padrão (Consistência) Aspetos “Invariantes” Flexibilidade Aspetos “variantes” Variabilidade Variação tentativa-à-tentativa Equifinalidade (Equivalência) “Compensação” Uma ideia inicial Central ◦ Movimentos voluntários ◦ Parâmetros invariantes (padrão) e variantes do movimento (adaptabilidade) Periferia ◦ Correções mínimas ◦ Respostas rígidas Ambos ◦ Ruído https://med.stanford.edu/news/all-news/2015/06/ research-sheds-light-on-how-neurons-control-muscle-movement.html Como uma ideia assim funcionaria? Turvey & Fonseca, 2009  Argumento de Bernstein (1967) 𝐼 𝛼ሷ = 𝐹 + 𝐺 ◦ Tradução: o movimento é gerado por forças internas e externas ◦ Força muscular 𝑓(𝐸, 𝛼, 𝛼) ሶ ◦ Tradução: as forças musculares são dependentes de um sinal (comando) mais o estado atual do músculo (momento) ◦ Gravidade 𝑔(𝛼) ◦ Tradução: as forças externas são dependentes do estado do membro naquele momento Nikolai Bernstein  Argumento de Bernstein (1967) Possibilidade 1 Possibilidade 2 Possibilidade 3 𝐼 𝛼ሷ = 𝐹 𝐸 𝛼, 𝛼ሶ , 𝛼, 𝛼ሶ + 𝐺(𝛼) 𝐼 𝛼ሷ = 𝐹 𝐸 𝑡 , 𝛼, 𝛼ሶ + 𝐺(𝛼) 𝐼 𝛼ሷ = 𝐹 𝐸 𝑡, 𝛼, 𝛼ሶ , 𝛼, 𝛼ሶ + ◦ Tradução 1: ◦ Tradução 1: 𝐺(𝛼) ◦ Forças internas são ◦ Forças internas são ◦ Tradução 1: somente dependentes da ◦ Forças internas são posição e velocidade do somente dependentes do Sistema nervoso central dependentes do Sistema membro nervoso central e do ◦ Tradução 2: ◦ Tradução 2: estado do membro ◦ Forças internas são ◦ Forças internas são ◦ Tradução 2: determinadas pelo estado determinadas pelo centro ◦ O controle é co- da periferia (membro) dependente do central e ◦ Resultado: controle ◦ Resultado: sem controle do periférico errático do membro ◦ Resultado: controle “ideal”  Argumento de Bernstein (1967) Portanto, se considerarmos fatos fisiológicos da musculatura não existem formas de controlarmos os membros “somente” internamente. O movimento (curva B) seria resultado de comandos internos (curva A) mais o efeito das forças externas e do estado do membro naquele momento (área preenchida C). Bernstein (1967) Mas pode ser melhor Mas… e se nosso cérebro fosse um supercomputador? Turvey & Fonseca, 2009  Como uma ideia assim funcionaria? Turvey & Fonseca, 2009 Latash, 2012 Gerando um comando: Modelo Inverso 1) Onde quero minha mão, onde estou? Gerando um comando: Modelo Inverso 1) Onde quero minha mão, onde estou? 2) Como as minhas articulações estarão, e como elas estão agora Redundância no ponto final!!!! Várias possibilidades de posição final para o mesmo local da mão! Gerando um comando: Modelo Inverso 1) Onde quero minha mão, onde estou? 2) Como as minhas articulações estarão, e como elas estão agora 3) Como eu crio a trajetória articular que levará à posição articular final? Redundância na trajetória!!!! Gerando um comando: Modelo Inverso 1) Onde quero minha mão, onde estou? 2) Como as minhas articulações estarão, e como elas estão agora 3) Como eu crio a trajetória articular que levará à posição articular final? 4) Como gero torques (“forças”) para realizar esta trajetória? Problema da dinâmica inversa!!!  Gerando um comando: Modelo Inverso 1) Onde quero minha mão, onde estou? 2) Como as minhas articulações estarão, e como elas estão agora Torque Total = M1 + M2 + M3 + M4 3) Como eu crio a trajetória articular que levará à posição articular final? 4) Como gero torques (“forças”) para realizar esta trajetória? 5) Como realizo a contração muscular para gerar esses torques? Redundância na relação músculo x forças!!!! Gerando um comando: Modelo Inverso 1) Onde quero minha mão, onde estou? 2) Como as minhas articulações estarão, e como elas estão agora 3) Como eu crio a trajetória articular que levará à posição articular final? 4) Como gero torques (“forças”) para realizar esta trajetória? 5) Como realizo a contração muscular para gerar esses torques? 6) Como recruto unidades motoras alfa para realizar esta contração? Necessita de ótima estimativa da periferia!  Gerando um comando: Modelo Inverso 1) Onde quero minha mão, onde estou? 2) Como as minhas articulações estarão, e como elas estão agora 3) Como eu crio a trajetória articular que levará à posição articular final? 4) Como gero torques (“forças”) para realizar esta trajetória? 5) Como realizo a contração muscular para gerar esses torques? 6) Como recruto unidades motoras alfa para realizar esta contração? 7) Como eu combino inputs externos e internos para as unidades motoras? Precisa estimar o input externo (altamente não linear) Gerando um comando: Modelo Inverso 1) Onde quero minha mão, onde estou? 2) Como as minhas articulações estarão, e como elas estão agora Otimização 3) Como eu crio a trajetória articular que levará à posição articular final? Otimização 4) Como gero torques (“forças”) para realizar esta trajetória? 5) Como realizo a contração muscular para gerar esses torques? Otimização 6) Como recruto unidades motoras alfa para realizar esta contração? 7) Como eu combino inputs externos e internos para as unidades motoras? Gerando um comando: Modelo Inverso Controle por Programa Motor Programa Motor = Modelo Inverso pré estruturado Estrutura invariante pronta ◦ Timing ◦ Sequenciamento ◦ Força relativa Estrutura variante livre ◦ Efetores ◦ Tempo/ Força absoluto(a) Armstrong, 1970 Mas… o sistema é lento! Movimentando o E se ocorrerem perturbações em um intervalo curto? membro na direção do alvo: O membro Sabemos que o sistema responde de retorna! forma “correta” Ângulo Como isso aconteceria? Perturbação transiente: Inspirado em Latash, 2012 Leva a equifinalidade Bizzi et al., 1982 Tempo Mas… o sistema é lento! Resolvendo sem abandonar… Temos um problema em controlar forças ◦ A relação entre comando, cálculos, e combinação de inputs internos e externos causa um problema para a ideia de controle interno A “periferia” é muito “complexa” ◦ Mas e se ela não fosse? Controle por Ativação Muscular Controle da ativação muscular ◦ “Dual-strategy”; “Pulse control” Como? ◦ Controla, ao invés das forças, somente as ativações Problemas: ◦ Periferia “interfere” ◦ Controle “complexo” (como lidar com vários músculos ao mesmo tempo?) ◦ Limitado como teoria Latash, 2012 Controle por Ativação Muscular/ Sinergias Simplificação da periferia Padrões de coativação “armazenados” a nível da espinha que poderiam ser controlados ◦ Movimentos “complexos” seriam compostos de várias sinergias D’Avella & Bizzi, 2005  Exemplo S1 * + S2 * O Problema Central Padrão (Consistência) Padrão Aspetos “Invariantes” ◦ Combinação de sinais similares (comando muscular, sinergias Flexibilidade musculares) ou programa pré montado Aspetos “variantes” Flexibilidade ◦ Modulação dos “blocos” ou Variabilidade parametrização de um programa Variação tentativa-à-tentativa Variabilidade Equifinalidade (Equivalência) ◦? “Compensação” “Compensação” ◦? Variabilidade Schmidt et al. (1979) – Variabilidade dependente de impulso (o sistema tem ruído dependente do impulso gerado) Compensação Uma função de “custo” (otimização) que considera: ◦ Distância do pretendido inicialmente ◦ Distância do desempenho pretendido McNamee & Wolpert, 2019  Compensação McNamee & Wolpert, 2019  Em sumário McNamee & Wolpert, 2019 Em sumário Padrão ◦ Combinação de sinais similares (comando muscular, sinergias musculares) ou programa pré montado Flexibilidade ◦ Modulação dos “blocos” ou parametrização de um programa Variabilidade ◦ Ruído “Compensação” ◦ Computação interna McNamee & Wolpert, 2019 Entretanto  Problemas da variabilidade condicionada ao contexto Anatômico Mecânico Fisiológico Bernstein, 1967; Turvey et al., 1982 Problema dos graus de liberdade Kerkman et al., 2018 Princípio da “dissimilitude” Similitude: ◦ Mudança escalar → mesma dinâmica 𝐼 = 𝑚𝑟 2 Dissimilitude: ◦ Mudança escalar → nova dinâmica Como o central corrigir e mudar ao mesmo tempo? Kugler et al. (1982) O dilema central vs. periferia Polit & Bizzi (1979) O dilema central vs. periferia Fukson et al., 1980 O dilema central vs. periferia Cordo & Nashner, 1982; veja também Reed, 1988 Problema da adaptabilidade Abbs et al., 1984; Kelso et al., 1984 “Espontaneidade” do Sistema Intervalo E se nós partíssemos de outras premissas? Novas premissas Nosso sistema central é “ignorante” – não consegue saber de tudo antes mesmo de acontecer Não somos robôs – nossas explicações devem partir da física e biologia ◦ Forças ◦ Fisiologia ◦ Evolução ◦ Teoria dos sistemas Princípio da Ignorância Turvey et al., 1978 Soluções “Neurofisiológicas” Merton, 1953 Soluções “Neurofisiológicas” Merton, 1953 Matthews, 1959 Hipótese do ponto de equilíbrio Feldman, 2015 Latash, 2012 Hipótese do ponto de equilíbrio Latash, 2012 Hipótese do ponto de equilíbrio Nessa hipótese, o “controle” é feito a partir do lambda (λ) λ é uma curva de equilíbrio entre força e estiramento da fibra O estiramento final é pré-determinado? A força final é pré-determinada? ◦ Reconhece a “ignorância do cérebro” Latash, 2012 Princípio da Ignorância Ao mesmo tempo que requer adaptação ◦ Aprendizagem ◦ Desenvolvimento É base para um corpo adaptável ◦ Como um computador se desenvolve? Percepção Direta Evolução – tendência a maior “fitness” ao meio Nosso sistema perceptivo tem capacidade de captar informações no nosso nível de análise Adolph (2019) Percepção Direta Nosso cérebro é “sensível” à informações no ambiente – não a estímulos! ◦ Gibson (1986) Não há necessidade de “criar modelos na cabeça”. Ressonância ◦ Raja (2021) Percepção Direta Charalambous & Djebbara, 2023 Rasulo et al., 2021 Dinâmica Intrínseca Se somos um sistema com vários níveis em interação Dependentes de informação e forças externas Podemos dizer que “mantemos” algo, não que “temos” algo Demonstramos estabilidade Dinâmica Intrínseca Holt et al., 2010  Relembrando… Da onde surge a estabilidade? Variabilidade “Compensatória” Um sistema que se “retroalimenta” (feedback), tem a possibilidade de compensar Mas o sistema “aprende” a compensar antes mesmo do erro Isso pode ser denominado de Sinergia ◦ Veja Latash et al. (2002) Latash (2012) Juntando tudo Um sistema baseado no acoplamento percepção e ação Organismo Coordenação Um sistema com interações (não-lineares) que resultam em ações estáveis/instáveis Interações = Restrições Tarefa Ambiente Newell (1986) Restrições (constrangimentos) Equações/Inequações Mas… Organismo Ambiente Coordenação ◦ Luz, gravidade, viscozidade, rigidez (stiffness) Organismo ◦ Funcionais: Tendências prévias (repertório) ◦ Estruturais: morfologia Tarefa ◦ Requerimentos ◦ Implementos Tarefa Ambiente Newell (1986) Controle e Coordenação Para executar alguma função, temos que Task context encontrar a melhor relação nas diversas interações e restrições do corpo Coordenação: padrão de movimento demonstrado Brain Body ◦ É emergente das interações entre os níveis (relações) Environment Controle ◦ Forma como “manipulamos” algumas variáveis (poucas) (from Beers, 2023 description) Controle e Coordenação Controle e Coordenação Como unir tudo isso? Alterações nos parâmetros/ restrições ESTÁVEL INSTÁVEL Alterações nos parâmetros/ restrições Sumário A partir de teorias dinâmicas ◦ Não há necessidade de um super “controlador” para o movimento Organismo Coordenação ◦ Diferentes níveis e suas interações já favorecem estabilidade (a coordenação vem de graça) ◦ Assim, se queremos entender o comportamento, devemos entender como cada nível importa no controle Tarefa Ambiente Newell (1986) Exemplo em sumário Thelen & Smith, 1994 Em sumário Padrão ◦ Emergente dos diversos níveis de interação Flexibilidade ◦ Modulação da coordenação em direção à meta Variabilidade ◦ Característica natural do sistema “Compensação” ◦ Natural em sistemas (a partir de adaptação/ aprendizagem) Thelen & Smith, 1994 Apresentação semana que vem Introdução: Método - Problema/ Justificação - Amostra ◦ 1 slide ◦ 1 slide - Procedimentos, tarefa - Objetivo ◦ Até 2 slides ◦ 1 slide - Materiais ◦ 1 slide - Processamento de Dados/ Análise Estatística ◦ 1 slide Aprendizagem a partir da teoria dos Sistemas Dinâmicos PROF. DR. MATHEUS PACHECO Algumas afirmações - Princípio da Ignorância - Percepção Direta - Estabilidade/ Instabilidade (Dinâmica Intrínseca) Princípio da Ignorância Turvey et al., 1978 Princípio da Ignorância “Controle” até ativação dos motoneurônios alfa e gamma A partir daí, ativação muscular (EMG), forças, e movimento são dependentes do meio externo Feldman, 2015 Percepção Direta Evolução – tendência a maior “fitness” ao meio Nosso sistema perceptivo tem capacidade de captar informações no nosso nível de análise Adolph (2019) Percepção Direta Nosso cérebro é “sensível” à informações no ambiente – não a estímulos! ◦ Gibson (1986) Não há necessidade de “criar modelos na cabeça”. Ressonância ◦ Raja (2021) Percepção Direta Charalambous & Djebbara, 2023 Rasulo et al., 2021 Dinâmica Intrínseca Se somos um sistema com vários níveis em interação Dependentes de informação e forças externas Podemos dizer que “mantemos” algo, não que “temos” algo Dinâmica Intrínseca Holt et al., 2010 Dinâmica Intrínseca Ou seja, podemos manter algo estável Se percepção e ação estão em linha com a atividade requerida Se todas interações convergem para manutenção da atividade Dinâmica Intrínseca E se estas relações não se complementam? Instabilidade Juntando tudo Um sistema baseado no acoplamento percepção e ação Organismo Coordenação Um sistema com interações (não-lineares) que resultam em ações estáveis/instáveis Interações = Restrições Tarefa Ambiente Newell (1986) Como ocorre mudança? Processo de Busca “The process of practice towards the achievement of new motor habits essentially consists in the gradual success of a search for optimal motor solutions to the appropriate problems.” (Bernstein, 1967, p.362) Processo de busca Task context Brain Body Environment (from Beers, 2023 description) Processo de busca Percepção Forças Informação Desempenho Ação Processo de busca Processo de interação entre perceção e ação onde as “partes” procuram interagir de forma a melhorar o desempenho na tarefa Como essas partes mudam? ◦ Mudanças nas ações ◦ Melhores informações (perceção) para guiarem ações ◦ Em todos os níveis Aprendizagem – um exemplo https://edition.cnn.com https://revistatenis.uol.com.br Início, estável Início, estável Percepção Forças Informação Ação Adaptado de Newell et al. (1989) Mudanças! Organismo Coordenação Tarefa Ambiente Newell (1986) Mudança na tarefa Mudança na tarefa Mudança no ambiente Mudança no organismo 𝐼 = 𝑚𝑟 2 Para qualquer tipo… Percepção Forças Informação Desempenho Ação Exemplo Teórico Busca e Estabilidade Mudanças podem gerar instabilidade Task context correto? Como mudanças estabilidade/ instabilidade e a busca se misturam? Brain Body Environment  Um “pouco” mais formal Espaço percepto-motor Informações Ações  Um “pouco” mais formal Espaço percepto-motor Espaço da tarefa Informações Informações Ações Ações O processo Informações Erro Ações O processo Variação “inútil” Variação “útil” Informações Ações O processo Informações Ações O processo Informações Ações O processo Informações Ações  De forma completa Grandes mudanças Nova Solução Se não bate Tento coisas (Bifurcação) Instabilidade Estabilidade novas Mostra Antes da prática Inicio a prática Se não bate (Shift) Pequenas mudanças Solução Adaptada Solução Antiga Tendências Tarefa x Tento coisas Individuais Indivíduo Estabilidade Estabilidade Se quase bate novas Se bate Sem mudanças Solução Antiga (Parametrização) Ajustes Estabilidade Se bate Shift? Shift? Exemplos Exemplos Exemplo Portanto O padrão de mudança depende das restrições da tarefa, do ambiente, E do indivíduo. Para aprender novos padrões de movimento (coordenação), instabilidade é requerida! Mais importante ainda! Antes da prática Inicio a prática Durante a prática Depois da prática Tendências Tarefa x Tento coisas Nova solução Individuais Indivíduo novas Desempenho ruim Variabilidade Erros grandes Adicionando “detalhes”… Processo de busca (com mais detalhes) 1) Somos variados 2) Temos estados de estabilidade/instabilidade 3) Apresentamos buscas “locais” e “não locais”; Não conseguimos mudar de forma “proporcional” 4) A tarefa é redundante (aprendemos a usar isso a nosso favor) Variabilidade Interações em vários níveis de análise Cada componente é um sistema por si só ◦ Cérebro, espinha, sistema musculo- esquelético… Variabilidade é a norma Variabilidade – solução ou vilão? Se estou tentando algo que não funciona, como explorar algo que não sei? Tento coisas novas Novas Estabilidade Instabilidade possibilidades Instabilidade → Abertura de possibilidades vejam Vereijken, 2010 Exploração em vários níveis Exploração acontece em vários níveis ◦ Efetor ◦ Padrão de Movimento ◦ Ativação muscular ◦… Em tese, nosso corpo sempre está mudando Individualidade Data from Lafe et al., (2016) Individualidade Pacheco et al., 2024 Pacheco et al., 2024 Pacheco et al., 2024 Explorar não é achar… E o que eu faço com isso? Uma nova forma de ver AM Coordenação Controle Habilidade Adaptado de Newell, 1985 Uma nova forma de ver AM Uma nova forma de “medir” AM Estabilidade/Instabilidade Padrões de exploração Quantidade de exploração Aspectos “relevantes” da tarefa E retenção e transferência? Retenção Transferência ◦ Estabilidade adquirida é mantida ◦ Ciclos percepção e ação são similares ◦ Perceber e agir se acoplam ◦ Positiva: Similar… ◦ Neutra: Nada a ver ◦ Negativa: Similar… Fatores da prática Capacidades Motoras Prática mental Prática variada Feedback Instruções ? Restrições Foco de Atenção Autocontrole