Hoofdstuk 1 - Het vrijheidsgradenprobleem
Onderzoekers van bewegingssturing duiden het vermogen dezelfde taak op verschillende manieren uit te voeren
aan met de term motorische equivalentie.
De vrijheidsgraden van een systeem zijn het aantal onafhankelijke dimensies waarin het systeem kan variëren.
Het probleem van het selecteren van een bewegingstraject dat het puntje van je vinger op je neus doet belanden
is wiskundig onbepaald, omdat het aantal vrijheidsgraden van de arm redundant (overtollig) is ten opzichte van
het aantal vrijheidsgraden van de taak.
De vraag hoe deze beweging selectie tot stand komt, is het vrijheidsgraden probleem.
Op het hoogste niveau bevindt zich het probleem van de trajectplanning.
Op een lager niveau bevindt zich het inverse-kinematica-probleem: hoe kan het geplande traject vertaald worden
in een opeenvolging van te doorlopen gewrichtshoeken?
Op een nog lager niveau bevindt zich het inverse-dynamica-probleem: het bepalen van de krachten die
gegenereerd moeten worden om de verlangde gewrichtshoeken te realiseren.
Eén type oplossing is gebaseerd op bewegingsefficiëntie.
Er geldt dat als je arm op het einde van een beweging gepositioneerd is in het midden van zijn bewegingsbereik,
de bewegingen die je daarna met de arm kunt maken maximaal divers zijn.
Een andere mogelijke randvoorwaarde die met efficiëntie te maken heeft, is dat de beweging zo vloeiend
mogelijk moet verlopen.
De tijdsafgeleide van de versnelling (jerk) wordt bepaald door de helling van de versnellingscurve. Als deze
helling steil is, is de ‘jerk’ hoog, terwijl voor een de flauwe helling de ‘jerk’ laag is. Als de ‘jerk’ laag is, is deze
cruve klokvormig terwijl een hoge ‘jerk’ samengaat met een smalle, hoge piek.
Dit komt overeen met het idee dat het motorische systeem tijdens de bewegingssturing streeft naar het
minimaliseren van de ‘jerk’.
Als de ‘jerk’ laag is, is de beweging vloeiender en daarmee efficiënter.
, Hoofdstuk 2; Het dynamische brein - de plasticiteit van het zenuwstelsel
Plasticiteit: door ervaring kunnen er allerlei morfologische en fysiologische veranderingen in het zenuwstelsel
plaatsvinden. De sleutel structuur hiervoor is de synaps. De input/output-relatie hiervan ligt niet vast, maar kan
veranderen. Hierbij zijn twee fundamentele mogelijkheden:
1. Sensitisatie: de synaps wordt gevoeliger. Dit treedt vooral op wanneer de input (prikkel) een zekere
relevantie voor het individu heeft.
2. Habituatie: de synaps wordt ongevoeliger. Dit ontstaat vooral bij langdurig constante of irrelevante
input.
De plasticiteit manifesteert zich onder andere in de vorm van verbreding en vertakking van eindknopjes, het
ontstaan van nieuwe dendritische uitlopers (sprouting) en de vorming van nieuwe synapsen, verandering van de
postsynaptische membraan en moleculaire veranderingen in cytoplasma of celkern.
Bij plasticiteit spelen twee principes een rol (van belang bij revalidatie):
1. Lichaamsdelen strijden continu met elkaar om (somatotopische) representatie in het centrale
zenuwstelsel.
2. Gebruik van een lichaamsdeel leidt tot verbetering van de representatie, terwijl ondergebruik leidt tot
een verlies van representatie.
Dit is van belang om bij een beroerte alleen nog maar je beperkte arm bijvoorbeeld te gebruik zodat je dit
kunnen niet verliest, maar juist weer opbouwt.
Bepaalde gebieden in hersenschors en cerebellum zijn vooral actief bij het oefenen van nieuwe taken; is de taak
tot routine geworden dan verdwijnt hun betrokkenheid.
De plastische veranderingen in het zenuwstelsel zijn een vorm van adaptatie. Het lichaam past zich aan aan
veranderende eisen: hart, ademhaling, spieren en ook botten.
Na CVA treedt een zekere mate van spontaan herstel op. Direct na het CVA is dit spontaan herstel vooral het
gevolg van het oplossen van lokaal oedeem (zwelling) en mogelijk herstel van beschadigde maar niet geheel
vernietigde neuronen. Na deze acute fase is de plasticiteit van het brein het belangrijkste mechanisme van
herstel. Bestaande ongekruiste corticospinale banen worden benut om te compenseren voor de schade aan de
gekruiste banen ten gevolge van het CVA.
Spier contractie reflexen kunnen op twee basismanieren tot stand komen:
Het spinale systeem wordt beïnvloed door signalen uit het brein. Afhankelijk van de situatie kan door
descenderende input een reflex versterkt of juist onderdrukt worden (bijvoorbeeld door ervaring). Maar als dit
heel vaak gebeurt, kunnen er ook plastische veranderingen optreden waarbij de betrokken synapsen sterker of
juist minder sterk worden, waardoor de sterkte van de reflex verandert. Wanneer de reflex gunstig is, wordt deze
versterkt: sensitisatie. Leidt de reflex tot iets ongunstiger, dan wordt deze onderdrukt: habituatie. Dit gebeurt
alleen door ervaring/oefening/leren.
Hoofdstuk 3 - Het cerebellum
De kleine hersenen (cerebellum) spelen een speciale rol bij de regulering van de motoriek. Ze zijn via
verschillende dikke bundels intensief verbonden met de hersenstam en via de hersentam met de grote hersenen
en het ruggenmerg. Het aantal neuronen in het cerebellum is groter dan het totaal aantal neuronen in de schors
van de grote hersenen. Ook is het ongekruist verbonden met de lichaamshelften en dus gekruist verbonden met
de grote hersenen.
Het bestaat uit schors (grijze stof met netwerken van neuronen) met daarbinnen witte stof (verbindingsvezels) en
dieper gelegen cerebellaire kernen (die als input/output-stations van het cerebellum fungeren).
Het opereert altijd in samenhang met de grote hersenen en speelt hierbij een controlerende rol.
→ Het speelt een belangrijke rol bij de coördinatie van onze bewegingen.
Onderzoekers van bewegingssturing duiden het vermogen dezelfde taak op verschillende manieren uit te voeren
aan met de term motorische equivalentie.
De vrijheidsgraden van een systeem zijn het aantal onafhankelijke dimensies waarin het systeem kan variëren.
Het probleem van het selecteren van een bewegingstraject dat het puntje van je vinger op je neus doet belanden
is wiskundig onbepaald, omdat het aantal vrijheidsgraden van de arm redundant (overtollig) is ten opzichte van
het aantal vrijheidsgraden van de taak.
De vraag hoe deze beweging selectie tot stand komt, is het vrijheidsgraden probleem.
Op het hoogste niveau bevindt zich het probleem van de trajectplanning.
Op een lager niveau bevindt zich het inverse-kinematica-probleem: hoe kan het geplande traject vertaald worden
in een opeenvolging van te doorlopen gewrichtshoeken?
Op een nog lager niveau bevindt zich het inverse-dynamica-probleem: het bepalen van de krachten die
gegenereerd moeten worden om de verlangde gewrichtshoeken te realiseren.
Eén type oplossing is gebaseerd op bewegingsefficiëntie.
Er geldt dat als je arm op het einde van een beweging gepositioneerd is in het midden van zijn bewegingsbereik,
de bewegingen die je daarna met de arm kunt maken maximaal divers zijn.
Een andere mogelijke randvoorwaarde die met efficiëntie te maken heeft, is dat de beweging zo vloeiend
mogelijk moet verlopen.
De tijdsafgeleide van de versnelling (jerk) wordt bepaald door de helling van de versnellingscurve. Als deze
helling steil is, is de ‘jerk’ hoog, terwijl voor een de flauwe helling de ‘jerk’ laag is. Als de ‘jerk’ laag is, is deze
cruve klokvormig terwijl een hoge ‘jerk’ samengaat met een smalle, hoge piek.
Dit komt overeen met het idee dat het motorische systeem tijdens de bewegingssturing streeft naar het
minimaliseren van de ‘jerk’.
Als de ‘jerk’ laag is, is de beweging vloeiender en daarmee efficiënter.
, Hoofdstuk 2; Het dynamische brein - de plasticiteit van het zenuwstelsel
Plasticiteit: door ervaring kunnen er allerlei morfologische en fysiologische veranderingen in het zenuwstelsel
plaatsvinden. De sleutel structuur hiervoor is de synaps. De input/output-relatie hiervan ligt niet vast, maar kan
veranderen. Hierbij zijn twee fundamentele mogelijkheden:
1. Sensitisatie: de synaps wordt gevoeliger. Dit treedt vooral op wanneer de input (prikkel) een zekere
relevantie voor het individu heeft.
2. Habituatie: de synaps wordt ongevoeliger. Dit ontstaat vooral bij langdurig constante of irrelevante
input.
De plasticiteit manifesteert zich onder andere in de vorm van verbreding en vertakking van eindknopjes, het
ontstaan van nieuwe dendritische uitlopers (sprouting) en de vorming van nieuwe synapsen, verandering van de
postsynaptische membraan en moleculaire veranderingen in cytoplasma of celkern.
Bij plasticiteit spelen twee principes een rol (van belang bij revalidatie):
1. Lichaamsdelen strijden continu met elkaar om (somatotopische) representatie in het centrale
zenuwstelsel.
2. Gebruik van een lichaamsdeel leidt tot verbetering van de representatie, terwijl ondergebruik leidt tot
een verlies van representatie.
Dit is van belang om bij een beroerte alleen nog maar je beperkte arm bijvoorbeeld te gebruik zodat je dit
kunnen niet verliest, maar juist weer opbouwt.
Bepaalde gebieden in hersenschors en cerebellum zijn vooral actief bij het oefenen van nieuwe taken; is de taak
tot routine geworden dan verdwijnt hun betrokkenheid.
De plastische veranderingen in het zenuwstelsel zijn een vorm van adaptatie. Het lichaam past zich aan aan
veranderende eisen: hart, ademhaling, spieren en ook botten.
Na CVA treedt een zekere mate van spontaan herstel op. Direct na het CVA is dit spontaan herstel vooral het
gevolg van het oplossen van lokaal oedeem (zwelling) en mogelijk herstel van beschadigde maar niet geheel
vernietigde neuronen. Na deze acute fase is de plasticiteit van het brein het belangrijkste mechanisme van
herstel. Bestaande ongekruiste corticospinale banen worden benut om te compenseren voor de schade aan de
gekruiste banen ten gevolge van het CVA.
Spier contractie reflexen kunnen op twee basismanieren tot stand komen:
Het spinale systeem wordt beïnvloed door signalen uit het brein. Afhankelijk van de situatie kan door
descenderende input een reflex versterkt of juist onderdrukt worden (bijvoorbeeld door ervaring). Maar als dit
heel vaak gebeurt, kunnen er ook plastische veranderingen optreden waarbij de betrokken synapsen sterker of
juist minder sterk worden, waardoor de sterkte van de reflex verandert. Wanneer de reflex gunstig is, wordt deze
versterkt: sensitisatie. Leidt de reflex tot iets ongunstiger, dan wordt deze onderdrukt: habituatie. Dit gebeurt
alleen door ervaring/oefening/leren.
Hoofdstuk 3 - Het cerebellum
De kleine hersenen (cerebellum) spelen een speciale rol bij de regulering van de motoriek. Ze zijn via
verschillende dikke bundels intensief verbonden met de hersenstam en via de hersentam met de grote hersenen
en het ruggenmerg. Het aantal neuronen in het cerebellum is groter dan het totaal aantal neuronen in de schors
van de grote hersenen. Ook is het ongekruist verbonden met de lichaamshelften en dus gekruist verbonden met
de grote hersenen.
Het bestaat uit schors (grijze stof met netwerken van neuronen) met daarbinnen witte stof (verbindingsvezels) en
dieper gelegen cerebellaire kernen (die als input/output-stations van het cerebellum fungeren).
Het opereert altijd in samenhang met de grote hersenen en speelt hierbij een controlerende rol.
→ Het speelt een belangrijke rol bij de coördinatie van onze bewegingen.
