Adattare i Nostri Modelli di Camminata: Uno Studio

Quando camminiamo, di solito non pensiamo ai piccoli dettagli di come si muovono i nostri corpi. Per esempio, non decidiamo consciamente come piegare le caviglie a ogni passo o quanto velocemente muovere le gambe in avanti. Invece, il nostro movimento è automatico e flessibile. Possiamo adattare il nostro camminare a superfici diverse come fango, erba o ghiaccio senza pensarci. Però, quando qualcosa va storto, come quando ci sprainiamo una caviglia, diventiamo più consapevoli di come ci muoviamo e potremmo doverci concentrare per adattare il nostro movimento per evitare dolore o ulteriori infortuni.

Anche se abbiamo questa abilità automatica di muoverci, non capiamo completamente come impariamo ad adattare i nostri movimenti e renderli flessibili. Una parte significativa di questa adattazione avviene attraverso un processo chiamato adattamento sensorimotorio, che ci aiuta a fare correzioni basate su ciò che ci aspettiamo di sentire quando ci muoviamo rispetto a ciò che sentiamo realmente. Questo può accadere quando l'ambiente cambia o quando commettiamo un errore mentre ci muoviamo.

#Il Processo di Adattamento Sensorimotorio

Quando cerchiamo di adattarci a un nuovo movimento, il nostro cervello si affida a una parte chiamata cervelletto. Quest'area ci aiuta a ricalibrare le nostre aspettative riguardo al movimento. Ad esempio, se stiamo camminando su una superficie scivolosa come il ghiaccio, il nostro cervello potrebbe dover aggiornare le sue previsioni su quanto bene i nostri piedi possono afferrare il terreno. Questa Ricalibrazione avviene senza che ce ne rendiamo conto.

Il problema di questo processo di ricalibrazione è che può essere lento. Non ci permette di regolare istantaneamente i nostri movimenti; piuttosto, ci vuole tempo per adattarli poco alla volta. Questo aggiustamento graduale può portare a errori persistenti nei nostri movimenti, noti come "effetti postumi". Questi effetti postumi mostrano che anche dopo essersi adattati a un nuovo ambiente, potremmo impiegare del tempo per tornare al nostro modo normale di camminare una volta che le condizioni cambiano di nuovo.

#Tipi di Meccanismi di Apprendimento

Oltre alla ricalibrazione dipendente dal cervelletto, ci sono altri modi in cui i nostri cervelli ci aiutano ad adattare i movimenti, soprattutto per compiti in cui miriamo a un obiettivo, come prendere un oggetto. Per esempio, alcuni approcci all'adattamento possono includere strategie in cui regoliamo deliberatamente il nostro obiettivo o le risposte in base a ciò che impariamo dal nostro ambiente.

I ricercatori hanno identificato tre tipi ben noti di queste strategie:

1. Strategie Esplicite: Questo è quando le persone decidono consapevolmente di cambiare dove mirano mentre prendono qualcosa.

2. Caching Basato sulla Memoria: Questo coinvolge l'apprendimento di certe risposte che diventano collegate a segnali ambientali. Le persone possono poi richiamare queste risposte quando si trovano di fronte a situazioni simili.

3. Apprendimento Strutturale: Questo tipo riguarda il riconoscimento di schemi tra ciò che sta accadendo nel nostro ambiente e come dovremmo rispondere. Per esempio, quando si usa un mouse del computer, impariamo come i suoi movimenti corrispondono a ciò che vediamo sullo schermo.

Queste strategie ci permettono di fare aggiustamenti rapidi senza il ritardo associato al processo di ricalibrazione.

#Obiettivi dello Studio

In questo studio, abbiamo cercato di capire se le adattazioni al camminare coinvolgono queste strategie rapide insieme al processo di ricalibrazione più lento. Abbiamo testato questo su un tapis roulant speciale che poteva far muovere un lato più velocemente dell'altro, creando una situazione in cui i partecipanti dovevano adattare il loro schema di camminata.

Il nostro primo esperimento ha testato se i partecipanti potevano adattare rapidamente il loro camminare in base a diverse velocità del tapis roulant. Ci aspettavamo che cambiassero tra diversi schemi di camminata più velocemente di quanto ci si aspetterebbe solo dal processo di ricalibrazione.

Il nostro secondo esperimento mirava a esplorare più a fondo come queste strategie di aggiustamento funzionano in un modo diverso. Volevamo vedere se le persone dovessero pensare ai loro movimenti mentre camminavano o se quegli aggiustamenti potessero avvenire automaticamente.

#Esperimento 1: Testare le Strategie di Adattamento

Per prima cosa, per testare se le persone potevano rapidamente adattare i loro schemi di camminata, abbiamo progettato quello che abbiamo chiamato il compito "Ramp Down". Dopo che i partecipanti hanno camminato sul tapis roulant con una cintura che si muoveva più velocemente dell'altra, abbiamo gradualmente diminuito la velocità della cintura più veloce. Mentre facevamo questo, abbiamo misurato come cambiavano i loro schemi di camminata.

Ci aspettavamo di vedere due risultati diversi:

1. Solo Ricalibrazione: Se i partecipanti si affidavano solo alla ricalibrazione, ci aspetteremmo che i loro aggiustamenti fossero lenti e intenzionali, portando a effetti postumi evidenti nei loro schemi di camminata.

2. Ricalibrazione + Mapping: Se potevano rispondere rapidamente ai cambiamenti di velocità attraverso una strategia di mapping flessibile, ci aspetteremmo che adattassero i loro schemi di camminata rapidamente senza effetti postumi evidenti.

I risultati della prima parte di questo esperimento hanno indicato che i partecipanti erano effettivamente in grado di adattare rapidamente i loro schemi di camminata in modo efficace, supportando la nostra idea che fosse in gioco una strategia di mapping flessibile.

#Esperimento 1B: Misurare i Contributi di Ogni Meccanismo

Avendo stabilito che aggiustamenti rapidi stavano probabilmente avvenendo, la fase successiva ha comportato lo sviluppo di un modo per misurare i contributi sia della ricalibrazione che del mapping durante l'adattamento. Ci siamo basati su scoperte precedenti su qualcosa chiamato "allineamento percettivo". Questo è quando la percezione della velocità del tapis roulant cambia nel tempo man mano che ci adattiamo.

La nostra ipotesi era che l'entità di questo cambiamento percettivo fosse correlata a quanto fosse avvenuta la ricalibrazione. Ci siamo proposti di misurare questo attentamente.

#Risultati dell'Esperimento 1B

La prima metà del compito Ramp Down ha mostrato che i partecipanti non avevano effetti postumi significativi, suggerendo che aggiustamenti rapidi stavano effettivamente avvenendo attraverso il meccanismo di mapping. Al contrario, la seconda metà, dove le differenze di velocità erano più piccole, ha prodotto effetti postumi evidenti. Questo ha indicato che i partecipanti erano passati dall'usare strategie di mapping rapide a fare maggiore affidamento sul processo di ricalibrazione più lento.

I risultati complessivi del primo esperimento hanno confermato la nostra ipotesi iniziale che sia meccanismi di ricalibrazione che di mapping giocano un ruolo in come adattiamo i nostri schemi di camminata sul tapis roulant.

#Esperimento 2: Esplorare l'Automaticità nell'Aggiustamento

Basandoci sui nostri risultati, abbiamo condotto un secondo esperimento per esaminare se questi aggiustamenti di mapping fossero automatici o se i partecipanti dovessero controllarli consapevolmente.

Volevamo vedere se i partecipanti potessero rapidamente adattare i loro schemi di camminata anche quando venivano introdotte differenze di velocità maggiori, oltre a ciò che avevano precedentemente sperimentato durante l'adattamento.

#Risultati dell'Esperimento 2

I risultati del secondo esperimento hanno mostrato una differenza netta tra i partecipanti. Alcuni sono stati in grado di adattarsi con successo a perturbazioni maggiori, indicando che queste persone stavano probabilmente usando l'approccio di apprendimento strutturale di cui abbiamo parlato prima. Altri hanno faticato, suggerendo che si affidassero all'approccio basato sulla memoria.

Inoltre, abbiamo trovato che, quando interrogati, la maggior parte dei partecipanti non poteva descrivere accuratamente come avevano aggiustato il loro camminare. Questo indicava che il meccanismo di mapping opera senza la necessità di controllo consapevole, a differenza delle strategie solitamente utilizzate nei compiti di raggiungimento.

#Conclusione

Il nostro studio ha rivelato i due principali meccanismi di apprendimento coinvolti nell'adattamento al camminare: ricalibrazione e mapping. Il meccanismo di ricalibrazione funziona gradualmente, il che può portare a effetti postumi, mentre il meccanismo di mapping consente aggiustamenti rapidi senza contribuire a questi errori. I partecipanti hanno mostrato differenze individuali in come hanno impiegato questi meccanismi, con alcuni che si sono affidati a strategie basate sulla memoria e altri a un apprendimento strutturale.

Questi risultati hanno importanti implicazioni, soprattutto considerando la flessibilità naturale e l'automaticità dell'adattamento del movimento. Comprendere come funzionano questi meccanismi potrebbe essere utile per la riabilitazione e il miglioramento delle strategie di mobilità per diversi ambienti e compiti.

In sintesi, questa ricerca fa luce su come adattiamo i nostri schemi di camminata e offre nuove intuizioni sui meccanismi di apprendimento che ci permettono di muoverci efficacemente in condizioni che cambiano. Il lavoro futuro continuerà a indagare questi meccanismi in modo più dettagliato e le loro potenziali applicazioni terapeutiche.