La coordinación ojo-mano (también conocida como coordinación mano-ojo ) es el control coordinado del movimiento del ojo con el movimiento de la mano y el procesamiento de información visual para guiar el alcance y agarre junto con el uso de la propiocepción de las manos para guiar los ojos. La coordinación ojo-mano se ha estudiado en actividades tan diversas como el movimiento de objetos sólidos como bloques de madera, tiro con arco, actuación deportiva, lectura de música., juegos de computadora, mecanografía e incluso té. Forma parte de los mecanismos de realización de las tareas cotidianas; en su ausencia, la mayoría de las personas no podrían realizar ni siquiera las acciones más simples, como tomar un libro de una mesa o jugar a un videojuego. Si bien se reconoce con el término coordinación ojo-mano , sin excepción, las fuentes médicas y la mayoría de las fuentes psicológicas se refieren a la coordinación ojo-mano . [ cita requerida ]
Evolución de la coordinación ojo-mano
La hipótesis ojo-extremidad anterior
La hipótesis ojo-extremidad anterior (EF) sugiere que el sistema visual de los primates cambió en paralelo con la especialización de la mano a través de un mecanismo evolutivo común. El resultado final se convirtió en una percepción precisa de la profundidad, la velocidad y la exactitud de la mano cuando está agarrando.
¿Por qué los primates tienen los ojos dirigidos hacia adelante y por qué descruzar los nervios de los ojos?
¿Por qué todos los primates, incluidos los humanos, tienen los ojos dirigidos al frente? ¿Y por qué los primates tienen un quiasma óptico (CO), con casi la mitad (45 por ciento) formado por nervios no cruzados? La idea tradicional es que dicha visión se combine con binocularidad de alto grado para promover una visión profunda. [1] Sin embargo, un artículo general en Brain, Behavior and Evolution [2] presenta una nueva "hipótesis ojo-extremidad anterior" (hipótesis EF) que sugiere que la arquitectura neuronal del sistema visual de los primates evolucionó con un propósito totalmente diferente. La hipótesis EF postula que tiene un valor selectivo tener vías neurales cortas entre áreas del cerebro que reciben información visual sobre la mano y los núcleos motores que controlan la coordinación de la mano. El corazón de la hipótesis de EF es que la transformación evolutiva en OC afectará la longitud de estas vías neurales.
Una forma de probar la hipótesis es comparar la precisión y la velocidad de, digamos, la mano izquierda al realizar tareas en el campo de visión izquierdo y derecho, respectivamente. Se han llevado a cabo varios de estos experimentos. Aunque no se hicieron principalmente para probar la hipótesis de FE, los resultados están claramente de acuerdo con la hipótesis: una mayor precisión y velocidad siempre que la mano trabaje en el campo de visión ipsolateral. [3] Berlucchi et al [4] creen que las reacciones de la mano a los estímulos visuales que se presentan en el campo de visión ipsilateral se integran en el hemisferio contralateral, lo que resulta en menos sinapsis para que pasen las señales, lo que resulta en habilidades motoras más rápidas que con estímulos visuales presentados de forma contralateral.
Los primates usan hábilmente sus manos bajo la supervisión del ojo.
Los primates y los gatos usan hábilmente sus extremidades anteriores bajo la supervisión del ojo. Los primates y felinos (gato), tienen una alta proporción de proyecciones retinianas ipsolaterales (PIR) (45% respectivamente 30% PIR). El hecho de que los cocodrilos, la mayoría de las aves y los peces carecen de PIR también se acomoda en la hipótesis de EF. [5] Por razones anatómicas / funcionales, los cocodrilos, las aves y los peces utilizan poco la extremidad anterior en su espacio frontal. La rana garra africana Xenopus laevis solo tiene proyecciones cruzadas antes de la metamorfosis, posteriormente desarrolla visión binocular y extremidades anteriores con garras. Xenopus laevis usa sus garras cuando captura presas situadas frente a la rana. Los delfines carecen de PIR, lo cual es consistente con la hipótesis porque la extremidad anterior del delfín (la aleta pectoral) se usa solo lateralmente. Entre los marsupiales, tres especies trepadoras tienen una alta proporción de PIR. Vombater (Vombatidae), tiene muy pocas PIR, lo que está de acuerdo con la hipótesis de EF ya que es un herbívoro terrestre. Ese tipo de búsqueda reduce la necesidad de un excelente control visual del antepié. Los otros marsupiales se encuentran entre estos extremos [6] .
La hipótesis EF ofrece nuevas perspectivas sobre la evolución humana. El control virtuoso de las manos y los ojos son características típicas de los primates. [7] [8] La evidencia fósil sugiere que los primeros primates aparecieron hace unos 55 millones de años. Incluso entonces, la mano parece haber sido especializada para agarrar. Los primeros antepasados de los primates pueden haber desarrollado este agarre especial para conseguir y comer flores, néctar y hojas en las ramas distales de los árboles. [9] Bloch y Boyer afirman que la capacidad de agarre de la mano evolucionó antes de la especialización visual de los primates. [10] La hipótesis EF, por el contrario, indica que el sistema de visión de los primates evolucionó en paralelo con la especialización de la mano a través de un mecanismo evolutivo común. En principio, un aumento de la PIR tiene un valor selectivo en los animales que utilizan regularmente la extremidad anterior en el campo de visión frontal. [11]
Comportamiento y cinemática
Los neurocientíficos han investigado extensamente el comportamiento de la mirada humana, con estudios que señalan que el uso de la mirada es muy específico para la tarea, [12] pero que los humanos típicamente exhiben un control proactivo para guiar su movimiento. Por lo general, los ojos se fijan en un objetivo antes de que las manos se utilicen para realizar un movimiento, lo que indica que los ojos proporcionan información espacial para las manos. [13] El tiempo que los ojos parecen estar fijos en una meta para un movimiento de la mano varía; a veces, los ojos permanecen fijos hasta que se completa una tarea. Otras veces, los ojos parecen mirar hacia adelante hacia otros objetos de interés antes de que la mano incluso agarre y manipule el objeto.
Movimiento de la mano guiado por los ojos
Cuando los ojos y las manos se utilizan para ejercicios básicos, los ojos generalmente dirigen el movimiento de las manos hacia los objetivos. [14] Además, los ojos proporcionan información inicial del objeto, incluido su tamaño, forma y posiblemente los sitios de agarre que se utilizan para determinar la fuerza que deben ejercer las yemas de los dedos para realizar una tarea.
Para tareas secuenciales, el movimiento de la mirada se produce durante eventos cinemáticos importantes, como cambiar la dirección de un movimiento o pasar puntos de referencia percibidos. [15] Esto está relacionado con la naturaleza orientada a la búsqueda de tareas de los ojos y su relación con la planificación del movimiento de las manos y los errores entre la salida de la señal motora y las consecuencias percibidas por los ojos y otros sentidos que se pueden utilizar para el movimiento correctivo. . Los ojos tienden a "volver a fijarse" en un objetivo para refrescar la memoria de su forma, o para actualizar los cambios en su forma o geometría en las tareas de dibujo que implican la relación de la entrada visual y el movimiento de la mano para producir una copia de lo que fue percibido. [16] En tareas de alta precisión, cuando se actúa sobre una mayor cantidad de estímulos visuales, el tiempo que se tarda en planificar y ejecutar el movimiento aumenta linealmente, según la ley de Fitts . [17]
Saccadas guiadas a mano
Los seres humanos han demostrado la capacidad de dirigir el movimiento del ojo hacia la mano sin visión, utilizando el sentido de la propiocepción , con solo errores menores relacionados con el conocimiento interno de la posición de las extremidades. [18] Se ha demostrado que la propiocepción de las extremidades, tanto en el movimiento activo como en el pasivo, produce sobreimpulsos en la sacada ocular cuando se utilizan las manos para guiar el movimiento ocular. Estos sobreimpulsos son el resultado del control de movimientos sacádicos oculares en lugar del movimiento previo de las manos en los experimentos. [ cita requerida ] Esto implica que la propiocepción basada en las extremidades es capaz de transformarse en coordenadas motoras oculares para guiar los movimientos sacádicos del ojo, lo que permite guiar los movimientos sacádicos con las manos y los pies. [ cita requerida ]
Mecanismos neuronales
El control neuronal de la coordinación ojo-mano es complejo porque involucra todas las partes del sistema nervioso central involucradas en la visión: movimientos oculares, tacto y control manual. Esto incluye los ojos mismos, la corteza cerebral , las estructuras subcorticales (como el cerebelo , los ganglios basales y el tronco encefálico ), la médula espinal y el sistema nervioso periférico . Otras áreas involucradas en la coordinación ojo-mano que se han estudiado más intensamente son las áreas de la corteza frontal y parietal para el control de los movimientos sacádicos del ojo y el alcance de la mano. Se cree que ambas áreas juegan un papel clave en la coordinación ojo-mano y la planificación de movimientos durante las tareas. [ cita requerida ]
Se cree que un área más específica, la unión parieto- occipital , está involucrada en la transformación de la información visual periférica para alcanzar con las manos, como se encuentra a través de fMRI . [19] Esta región en particular tiene subdivisiones para alcance, agarre y movimientos sacádicos. Además de la unión parieto-occipital, se cree que la corteza parietal posterior juega un papel importante en la relación de la propiocepción y la transformación de la entrada sensorial motora para planificar y controlar el movimiento con respecto a la entrada visual. [20]
Muchas de estas áreas, además de controlar los movimientos sacádicos o el alcance, también muestran señales de posición de los ojos que se requieren para transformar las señales visuales en comandos de motor. Además, algunas de las áreas involucradas en el alcance, como la corteza intraparietal medial, muestran una reasignación de respuestas centrada en la mirada durante los movimientos oculares tanto en monos como en humanos. Sin embargo, cuando se registran neuronas individuales en estas áreas, las áreas de alcance a menudo muestran algunas respuestas relacionadas con la sacada y las áreas de la sacada a menudo muestran algunas respuestas relacionadas con el alcance. Esto puede ayudar en la coordinación ojo-mano o insinuar la capacidad de las células para conectarse entre sí, ya que se utilizan con más frecuencia. [ cita requerida ]
Síndromes clínicos
Se ha descubierto que numerosos trastornos, enfermedades y deficiencias provocan alteraciones en la coordinación ojo-mano, debido a daños en el cerebro mismo, degeneración del cerebro debido a enfermedades o envejecimiento, o una aparente incapacidad para coordinar los sentidos por completo.
Envejecimiento
Se han demostrado deficiencias en la coordinación ojo-mano en adultos mayores, especialmente durante movimientos precisos y de alta velocidad. Esto se ha atribuido a la degeneración general de la corteza, lo que resulta en una pérdida de la capacidad de calcular las entradas visuales y relacionarlas con los movimientos de las manos. [21] Sin embargo, mientras que los adultos mayores tienden a tomar más tiempo para este tipo de tareas, aún pueden permanecer tan precisos como los adultos más jóvenes, pero solo si se toma el tiempo adicional. [ cita requerida ]
Síndrome de Bálint
El síndrome de Bálint se caracteriza por una falta total de coordinación ojo-mano y se ha demostrado que ocurre de forma aislada a la ataxia óptica. [20] Es una condición psicológica poco común que resulta con mayor frecuencia de daño bilateral a la corteza parieto-occipital superior. [22] Una de las causas más comunes son los accidentes cerebrovasculares, pero los tumores, los traumatismos y la enfermedad de Alzheimer también pueden causar daños. Los pacientes con síndrome de Balint pueden sufrir de 3 componentes principales: apraxia óptica, ataxia óptica y simultanagnosia. [23] La simultanagnosia ocurre cuando los pacientes tienen dificultad para percibir más de un objeto a la vez. [22] Ha habido tres enfoques diferentes para la rehabilitación. El primer enfoque es el enfoque adaptativo o funcional. Implica tareas funcionales que utilizan las fortalezas y habilidades de un paciente. El segundo enfoque es un enfoque correctivo e implica la restauración del sistema nervioso central dañado mediante el entrenamiento de habilidades perceptivas. El último enfoque es el enfoque multicontexto y este enfoque implica practicar una estrategia dirigida en un entorno múltiple con tareas variadas y demandas de movimiento, junto con tareas de autoconciencia. [24]
Apraxia óptica
La apraxia óptica es una condición que resulta de la incapacidad total de una persona para coordinar los movimientos de los ojos y las manos. Aunque es similar a la ataxia óptica, sus efectos son más severos y no necesariamente provienen de daños en el cerebro, pero pueden surgir de defectos genéticos o degeneración del tejido. [ cita requerida ]
Ataxia óptica
La ataxia óptica o ataxia visuomotora es un problema clínico asociado con el daño de la corteza occipital-parietal en humanos, lo que resulta en una falta de coordinación entre los ojos y la mano. Puede afectar a una o ambas manos y puede estar presente en parte del campo visual o en todo el campo visual. [25] A menudo se ha considerado que la ataxia óptica es un deterioro de alto nivel de la coordinación ojo-mano resultante de una cascada de fallas en las transformaciones sensoriales a motoras en la corteza parietal posterior. La percepción visual, los nombres y la lectura aún son posibles, pero la información visual no puede dirigir los movimientos motores de la mano. [25] La ataxia óptica se ha confundido a menudo con el síndrome de Balint, pero investigaciones recientes han demostrado que la ataxia óptica puede ocurrir independientemente del síndrome de Balint. [20] Los pacientes con ataxia óptica generalmente tienen problemas para alcanzar objetos visuales en el lado del mundo opuesto al lado del daño cerebral. A menudo, estos problemas están relacionados con la dirección de la mirada actual y parecen reasignarse junto con los cambios en la dirección de la mirada. Algunos pacientes con daño en la corteza parietal muestran "alcance magnético": un problema en el que los alcances parecen atraídos hacia la dirección de la mirada, incluso cuando se desvían del objeto deseado de agarre. [ cita requerida ]
enfermedad de Parkinson
Se ha observado que los adultos con la enfermedad de Parkinson muestran los mismos deterioros que el envejecimiento normal, solo que en un grado más extremo, además de una pérdida de control de las funciones motoras según los síntomas normales de la enfermedad. [21] Es un trastorno del movimiento y ocurre cuando hay degeneración de neuronas dopaminérgicas que conectan la sustancia negra con el núcleo caudado. Los síntomas primarios de un paciente incluyen rigidez muscular, lentitud de movimiento, temblor en reposo e inestabilidad postural. [26] Se ha demostrado que la capacidad de planificar y aprender de la experiencia permite a los adultos con Parkinson mejorar los tiempos, pero solo bajo condiciones en las que están usando medicamentos para combatir los efectos del Parkinson. A algunos pacientes se les administra L-DOPA, que es un precursor de la dopamina. Es capaz de cruzar la barrera hematoencefálica y luego es captada por neuronas dopaminérgicas y luego convertida en dopamina. [26]
Ver también
- Cinemática
- Control del motor
- Neuroplasticidad
- Sentidos humanos
- Tarea de seguimiento compensatorio
- Cheiroscopio
Referencias
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