Que nos dá a destreza da ponta do dedo?

Published on February 8, 2008 at 11:52 AM · No Comments

Rapidamente mover suas pontas do dedo para bater ou pressionar uma superfície é essencial para que a vida quotidiana pegare por exemplo objetos pequenos, usa Blackberry ou um iPhone.

Mas os pesquisadores na Universidade da Califórnia do Sul dizem que esta acção convenientemente trivial é o resultado de um processo neuro-motor-mecânico complexo orquestrado com sincronismo da precisão pelo cérebro, pelo sistema nervoso e pelos músculos da mão.

A Escola de USC Viterbi de Projetar o coordenador biomedicável Francisco Valero-Cuevas está trabalhando para compreender o biológico, neurológico e as características mecânicas da mão humana que permitem a manipulação destro e a tornam possível para que uma pessoa agarre e rache um ovo, prendem um botão, ou o desastrado com um telemóvel para responder a um atendimento.

“Quando você olha a mão, você pensa, cinco dedos, o que poderia ser” um Valero-Cuevas mais directo disse, “mas realmente nós não compreendemos bem o que uma mão é biomecânica, como é controlada neurològica, como a doença o danifica, e como o tratamento pode melhor restaurar sua função. É difícil saber cada um de seus 30 músculos positivos contribui às funções diárias como a utilização de um telemóvel ou a execução de muitas tarefas que do dedo tome para se vestir.”

Em um estudo publicado em linha na introdução do 6 de fevereiro de 2008 Do Jornal da Neurociência, intitulado “Controle Neural De Transições da Movimento-à-Força com a Ponta do dedo,” Valero-Cuevas e o co-autor Madhusudhan Venkadesan do Departamento de Universidade de Cornell de Matemática pedido oferecem-se para bater e empurrar contra uma superfície com seu dedo indicador quando os pesquisadores gravaram a força da ponta do dedo e a actividade elétrica em todos os músculos da mão.

Estes pesquisadores, em uma experiência primeiro--um-amável, gravaram a força da ponta do dedo 3D mais o teste padrão completo da coordenação do músculo que usa simultaneamente electromyograms intramusculares de todos os sete músculos do indicador. Os Assuntos foram pedidos para produzir um movimento de batida descendente, seguido por uma força vertical bem-dirigida da ponta do dedo contra uma superfície rígida. Os pesquisadores encontraram que o teste padrão da coordenação do músculo comutou claramente daquele para o movimento àquele para a força (Senhora ~65) antes do contacto. A modelagem matemática e a análise de Venkadesan revelaram que o controle neural subjacente igualmente comutou entre estratégias mutuamente incompatíveis em uma maneira tempo-crítica.

“Nós pensamos que o sistema nervoso humano emprega um surpreendentemente tempo-crítico e estratégia neurally de exigência para esta terra comum e tarefa convenientemente trivial da batida e então da empurrão exactamente, que é um componente necessário da manipulação destro,” dissemos Valero-Cuevas, que guardara uma nomeação comum na Escola de USC da divisão de Odontologia de Biokinesiology e de Fisioterapia.

“Nossos dados sugerem que os circuitos neurais especializados possam ter evoluído para a mão devido ao controle neural tempo-crítico que é necessário para executar a transição abrupta do movimento (torneira) à força estática (impulso),” ele digam. “No exercício do torneira-impulso, nós encontramos que o cérebro deve comutar do comando da torneira ao comando do impulso quando a ponta do dedo estiver ainda no movimento. As limitações Neurophysiological impedem um interruptor instantâneo ou perfeito, assim que nós especulamos que deve haver os circuitos e as estratégias especializados que permitem que os povos façam tão eficazmente.

“Se a transição entre comandos do motor não é oportuno e executada, suas forças iniciais estarão orientadas mal e você simplesmente não poderá pegarar um ovo, um vidro de vinho ou um grânulo pequeno rapidamente,” disse.

Os resultados começam a explicar porque toma a jovens crianças anos para desenvolver a coordenação e habilidades finas do músculo do dedo tais como a compressão ou a manipulação da precisão, e porque a manipulação fina do dedo é tão vulnerável às doenças neurológicas e ao envelhecimento, Valero-Cuevas disse.

Mas talvez ainda mais importante, disse ele, os resultados sugerem uma explicação funcional para uma característica evolucionária importante do cérebro humano: seus desproporcionalmente grandes sensorial e motor centram associado com função da mão.

“Se, certamente, o sistema nervoso enfrentou pressões evolucionárias poder antecipar e precisamente as tarefas da rotina de controle como a precisão rápida comprimem, as estruturas corticais para a integração sensorimotor para a função do dedo precisariam provavelmente de ser consideravelmente aperfeiçoadas no cérebro,” Valero-Cuevas disse.

“Que nos daria os circuitos neurais necessários para o sincronismo cuidadoso de acções de motor e do controle fino dos músculos do dedo,” disse. “Assim, nosso trabalho começa a propr algumas justificações funcionais para a evolução das áreas especializadas do cérebro que controlam a manipulação destro das pontas do dedo nos seres humanos.”

Compreendendo os princípios neuromusculares atrás da manipulação destro, Valero-Cuevas espera ajudar aqueles que perderam o uso de suas mãos pela reabilitação de guiamento e a ajuda desenvolver a próxima geração de próteses. Além, o trabalho permitirá que a indústria construa as máquinas que têm a versatilidade comparável àquela da mão humana.

“Como uma analogia, Eu peço que os povos imaginem atravessar luvas vestindo do inverno da vida,” disse. “Se você pode agarrar coisas somente no mais bruto das maneiras sem manipulação fina, a vida é consideravelmente difícil. Contudo milhões de povos no mundo inteiro atravessam a vida sem o uso completo de suas mãos. As Doenças e os processos do envelhecimento que afectam a função da mão tendem a degradar-nos desproporcionalmente a qualidade de vida, e querem inverter isso.”

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