principiile antrenării

în 1666, fizicianul olandez Christian Huygens a descoperit că frecvențele pendulului a două ceasuri montate pe același perete sau placă au devenit sincronizate între ele. El a presupus că vibrațiile moleculelor de aer vor transmite cantități mici de energie de la un pendul la altul și le vor sincroniza cu o frecvență comună. Cu toate acestea, atunci când este setat pe diferite suprafețe, efectul a dispărut. Mediul de transmisie era de fapt placa sau peretele vibrator. Pentru vibrațiile moleculei de aer ar fi existat prea multă amortizare în procesul de transmitere a energiei, așa cum s-a descoperit mai târziu. Efectul a fost ulterior confirmat de multe alte experimente și a fost numit antrenare. În antrenare, diferitele cantități de energie transferate între corpurile în mișcare datorită perioadelor de mișcare asincrone provoacă feedback negativ. Acest feedback conduce la un proces de ajustare în care diferitele cantități de energie sunt eliminate treptat la zero până când ambele corpuri în mișcare se mișcă în frecvență rezonantă sau sincronie. „Oscilatorul” mai puternic îl blochează pe cel mai slab în frecvența sa. Când ambele corpuri oscilante au o energie la fel de puternică, ambele sisteme se deplasează unul către celălalt: sistemul mai rapid încetinește și sistemul mai lent accelerează până când se blochează într-o perioadă de mișcare comună (Pantaleone, 2002).

tehnic, antrenarea în fizică se referă la blocarea frecvenței a două corpuri oscilante, adică., corpuri care se pot mișca în cicluri periodice sau ritmice stabile. Au frecvențe sau perioade de mișcare diferite atunci când se mișcă independent, dar atunci când interacționează își asumă o perioadă comună. De altfel, pendulele lui Huygens și-au asumat de fapt o perioadă comună de 180 de ani, pe care a numit-o „simpatie ciudată.”Acum se știe că antrenarea poate avea loc în diferite relații de fază ale onset-urilor de mișcare ale corpurilor oscilante. O relație de fază stabilă se realizează atunci când ambele corpuri încep și opresc perioada de mișcare în același timp. Cu toate acestea, aceasta nu este o condiție necesară pentru ca antrenarea să aibă loc. Factorul decisiv pentru antrenare este perioada comună a mișcărilor oscilante ale celor două corpuri. Antrenarea perioadei comune este de o importanță critică pentru aplicațiile clinice ale antrenării ritmice ca indiciu temporal în reabilitarea motorie (Kugler și Turvey, 1987; Thaut și colab., 1998a). Antrenarea perioadei comune stabilește că tacul ritmic oferă o referință continuă a timpului pe durata completă a mișcării care urmează să fie reglementată.

sistemul auditiv și percepția timpului

importanța sistemului auditiv în controlul mișcării a fost acordată în mod tradițional o atenție mult mai mică în teoria și cercetarea controlului motor decât sistemul vizual sau proprioceptiv. Prin urmare, ritmul auditiv și structurile de timp auditive mai complexe asociate cu tiparele muzicale nu au dat prea multă valoare funcțională în învățarea motorie sau reabilitarea motorie. În consecință, aplicarea la terapiile motorii nu a jucat niciun rol în terapia muzicală tradițională. Muzica a primit în mare parte un rol motivațional pentru performanța mișcării (Thaut, 2005).cu toate acestea, neurofiziologia de bază și biofizica conectivității senzorimotorii au arătat întotdeauna interacțiuni interesante între sistemul auditiv și cel motor. Capacitatea sistemului auditiv de a construi rapid șabloane temporale stabile este bine cunoscută (vezi pentru o recenzie: Thaut și Kenyon, 2003). Sistemul auditiv este construit superb pentru a detecta tiparele temporale în semnalele auditive cu precizie și viteză extremă, așa cum este cerut de natura sunetului ca existând doar în modelele de vibrații temporale (Moore, 2003). În aceste sarcini, sistemul auditiv este mai rapid și mai precis decât sistemele vizuale și tactile (Shelton și Kumar, 2010). Deoarece undele sonore care sunt cele mai importante pentru vorbire și muzică și alte sarcini perceptuale se bazează pe mișcări periodice care se repetă în cicluri recurente în mod regulat, sistemul auditiv este, de asemenea, orientat perceptiv spre detectarea și construirea tiparelor de sunet ritmic. În cele din urmă, multe studii au arătat acum că indicii ritmici auditivi pot antrena răspunsurile motorii. De exemplu, Thaut și colab. (1998b) a demonstrat că mișcările degetelor și brațelor se antrenează instantaneu în perioada unui stimul ritmic (de exemplu, ritmul metronomului) și rămân blocate la frecvența metronomului chiar și atunci când schimbările subtile de tempo sunt induse în metronom care nu sunt percepute în mod conștient. Aceste constatări au fost confirmate de alte studii (cf, Large și colab., 2002).

antrenarea neurală

baza neuronală pentru antrenarea auditiv-motorie este mai puțin înțeleasă. Două studii electrofiziologice timpurii (Paltsev și Elner, 1967; Rossignol și Melvill Jones, 1976) a arătat modul în care semnalele sonore și muzica ritmică pot activa și activa mușchii prin căi reticulospinale. Acum este bine stabilit că sistemul auditiv a distribuit bogat conexiuni de fibre la centrele motorii de la măduva spinării în sus pe trunchiul cerebral, subcortical și cortical niveluri (Koziol și înmugurire, 2009; Schmahmann și Pandya, 2009; Felix și colab., 2011). Deși baza specifică a mecanismelor de antrenare neuronală nu rămâne pe deplin explorată, mai multe studii au reușit cel puțin să lege modelele de oscilație neuronală din sistemul auditiv de dinamica timpului și frecvenței stimulilor sonori ritmici. Fujioka și colab. (2012) au arătat modulații în oscilațiile beta neuromagnetice legate de frecvența stimulului ritmic în zonele auditive, zonele motorii (cortexul senzorimotor, zona motorie suplimentară), precum și girusul frontal inferior și cerebelul. Tierney și Kraus (2013) au demonstrat răspunsuri neuronale consistente în coliculul inferior (IC) sincronizat cu un stimul auditiv ritmic (silaba „da”). IC este un nucleu timpuriu al căii auditive din tulpina creierului, cu proiecții bogate către cerebel prin intermediul nucleelor pontine dorsolaterale. Deoarece cerebelul este activat în sarcini de sincronizare senzorimotor (cf. Stephan și colab., 2002; Grahn și colab., 2011) și activările în regiuni cerebeloase distincte corespund diferitelor aspecte ale dinamicii temporale a sincronizării ritmice (Thaut și colab., 2009b; Konoike și colab., 2012) – cum ar fi detectarea modelului sau urmărirea modificărilor în durata intervalului ritmic – reprezentarea informațiilor de sincronizare în IC poate fi o funcție importantă în transformările auditive-motor în timpul antrenării ritmice. În cele din urmă, un studiu MEG realizat de Tecchio și colab. (2000) au arătat modificări de amplitudine în componenta M100 a potențialului câmpului evocat auditiv antrenat liniar de modificările duratelor intervalului ritmic, adică intervalele mai lungi au fost asociate cu intensități M100 mai mari și invers. Acest model de antrenare a fost, de asemenea, observabil în timpul modificărilor duratei subliminale la 2% din durata intervalului absolut. Cu toate acestea, mecanismele exacte de transmisie neuronală de la centrele auditive la cele motorii nu au fost explorate pe deplin.

cea mai mare importanță în contextul reabilitării motorii a fost constatarea că creierul rănit poate accesa într-adevăr mecanisme de antrenare ritmică. Studii timpurii de formare a mersului în reabilitarea accidentului vascular cerebral hemiparetic (Thaut și colab., 1993, 1997), boala Parkinson (Thaut și colab., 1996; McIntosh și colab., 1997), leziuni cerebrale traumatice (Hurt și colab., 1998) și paralizie cerebrală (Thaut și colab., 1998) a confirmat comportamental existența proceselor de antrenare ritmică în populațiile clinice. Studiile care extind antrenarea la reabilitarea brațului hemiparetic au urmat îndeaproape (Whitall și colab., 2000; Thaut și colab., 2002).

antrenarea ritmică a stabilit prima teorie motorie testabilă pentru rolul ritmului auditiv și al muzicii în terapie. Studiile ulterioare au condus la necesitatea codificării și standardizării aplicației ritmico-muzicale pentru reabilitarea motorie (Thaut, 2005; Thaut și Hoemberg, 2014). Tehnicile de teze au devenit fundamentul inițial al repertoriului clinic al terapiei muzicale neurologice.

optimizarea mișcării bazate pe Sincronizare

efectul cuprinzător al antrenării ritmice asupra controlului motor ridică câteva întrebări teoretice importante cu privire la mecanismele care modulează aceste modificări. Știm că ratele de ardere ale neuronilor auditivi, declanșate de ritmul auditiv și de muzică, antrenează modelele de ardere ale neuronilor motori, conducând astfel sistemul motor în diferite niveluri de frecvență. Există două mecanisme suplimentare care au o mare importanță clinică în ceea ce privește antrenarea. Primul este că stimularea auditivă primează sistemul motor într-o stare de pregătire pentru mișcare. Amorsarea crește calitatea răspunsului ulterior.

al doilea aspect mai specific al antrenării se referă la schimbările în planificarea motorului și execuția motorului pe care le creează. Stimulii ritmici creează scale sau șabloane de timp anticipative stabile. Anticiparea este un element critic în îmbunătățirea calității mișcării. Ritmul oferă indicii precise de timp anticipativ pentru ca creierul să planifice înainte și să fie gata. În plus, anticiparea cu succes a mișcării se bazează pe cunoașterea prealabilă a duratei perioadei de Tac. În timpul antrenării, două oscilatoare de mișcare – în cazul nostru bazate neural-de perioade diferite se antrenează într-o perioadă comună. În antrenarea auditivă, perioada motorie se antrenează în perioada ritmului auditiv. Antrenarea este întotdeauna condusă de antrenarea frecvenței sau a perioadei – adică perioadele comune pot fi sau nu în blocarea perfectă a fazei (adică debutul răspunsului motor ar fi perfect sincronizat cu ritmul auditiv). Beat antrenare este un concept frecvent înțeles greșit. Antrenarea nu este definită de bătăi sau antrenare în fază – este definită de antrenare în perioadă (Large și colab., 2002; Thaut și Kenyon, 2003; Nozaradan și colab., 2011).

antrenarea perioadei oferă soluția de ce ritmul auditiv schimbă, de asemenea, măsurile de forță cinematică și dinamică spațială ale activării musculare, de exemplu, după cum reiese din netezirea profilurilor de viteză și accelerație. Cunoașterea prealabilă a duratei perioadei de mișcare schimbă computațional totul în planificarea motorie a creierului. Viteza și accelerația sunt derivate matematice de timp ale poziției de mișcare. Luați în considerare faptul că un ciclu de mișcare, de exemplu, al articulației încheieturii mâinii în atingerea mișcărilor, constă dintr-un număr finit de coordonate de poziție (x,y,z) fiecare asociat cu o anumită valoare de timp (t) în timpul perioadei de mișcare. Dacă luăm în considerare, pentru simplificare, poziția coordonata x (t) să fie continuu mai degrabă decât o funcție discretă a următoarelor afirmații poate descrie matematic relația dintre poziție, viteză și accelerație fără a intra în ecuația matematică detaliu:

• viteza v(t) în orice moment t este prima derivată a poziției x(t) și este egală cu valoarea numerică a pantei curbei de poziție la momentul t.

• accelerația A(t) în orice moment t este a doua derivată a poziției x(t), prima derivată a vitezei v(t) și este egală cu valoarea numerică a pantei curbei de viteză la momentul t.

• accelerația A (t) în orice moment t este a doua derivată a poziției x (t), prima derivată a vitezei v (t) și este egală cu valoarea numerică a pantei curbei de viteză la momentul t.

• poziția X în orice moment T este numeric egală cu aria de sub curba viteză-timp dintre zero și T.

• viteza v în orice moment t este numeric egală cu aria de sub curba accelerație-timp între zero și t.

având în vedere aceste informații de fond și folosind un criteriu de optimizare, de exemplu, cum ar fi minimizarea accelerației de vârf, putem arăta acum că traiectoria mișcării în funcție de timp în spațiul tridimensional este complet determinată ca o consecință a condiției de optimizare, adică întregul ciclu de mișcare este fixat în timp datorită perioadei antrenare. Faptul că o constrângere temporală anticipativă asupra perioadei de mișcare (dată de perioada de stimulare) are ca rezultat o problemă de optimizare bine definită cinematic permite o analiză matematică care arată o specificație completă a coordonatelor tridimensionale ale unei traiectorii a membrelor. Cu alte cuvinte, reducerea variabilității traiectoriei brațului în timpul unei mișcări de atingere sau a genunchiului în timpul unui ciclu de pas este un rezultat natural al constrângerii ritmice de timp.

în limbajul clinic, fixând timpul de mișcare printr-un interval ritmic, cronometrorul intern al creierului are acum un cronometror suplimentar declanșat extern, cu un interval de referință precis, o referință continuă a timpului (CTR). Această perioadă de timp prezintă informații de timp creierului în orice stadiu al mișcării. Creierul știe în orice punct al mișcării cât timp a trecut și cât timp a mai rămas, permițând cartografierea anticipativă îmbunătățită și scalarea parametrilor optimi de viteză și accelerație în intervalul de mișcare. Creierul încearcă să optimizeze mișcarea acum, potrivindu-l cu șablonul dat. Acest proces va avea ca rezultat nu numai modificări ale vitezei de mișcare, ci și traiectorii de mișcare mai ușoare și mai puțin variabile și recrutare musculară. Se poate concluziona că ritmul auditiv, prin antrenarea perioadei fiziologice a sistemului motor, acționează ca o funcție de forțare pentru a optimiza toate aspectele controlului motor. Ritmul nu numai că influențează sincronizarea mișcării – timpul ca unitate centrală de coordonare a controlului motor-dar modulează și modelele de activare musculară și controlul mișcării în spațiu (Thaut și colab., 1999). Indicii ritmice oferă informații complete de optimizare a creierului pentru re-programarea mișcării.

cu această înțelegere a mecanismelor care stau la baza antrenării, este clinic mai puțin important dacă pacienții își sincronizează răspunsul motor Exact la ritm – este important să se antreneze la perioada ritmică, deoarece șablonul de perioadă conține informațiile critice pentru Optimizarea planificării motorii și a execuției motorii. Cercetările au arătat într-adevăr că momentul răspunsului motor în raport cu ritmul poate fluctua, în timp ce perioada de mișcare se antrenează foarte repede și precis în perioada ritmică, iar perioada de antrenare este menținută în timpul schimbărilor de frecvență în intervalul stimulului ritmic (Thaut și colab., 1998b).

aplicații clinice ale antrenării

perspectivele din studiile ritmic auditiv-motor au condus la o re-conceptualizare completă a rolului stimulilor auditivi complexi, cum ar fi muzica pentru terapie și reabilitare. În mod tradițional, rolul muzicii în terapie a fost considerat din modelele științelor sociale ca un stimul pentru interpretarea personală în ceea ce privește bunăstarea, răspunsul emoțional și relația socială. Deși aceste proprietăți ale muzicii sunt importante și pentru funcțiile terapeutice, noile descoperiri au re-concentrat rolul muzicii ca stimul terapeutic asupra proprietăților sale structurale care modelează percepția senzorială legată de funcția motorie (de L ‘ Etoile, 2010; Altenmueller și Schlaug, 2013).

constatările clinice timpurii au fost reproduse și extinse de o serie de alte grupuri de cercetare care susțin existența circuitelor ritmice auditive-motorii pentru antrenarea în reabilitarea mersului hemiparetic (Ford și colab., 2007; Roerdink și colab., 2007, 2011; Thaut și colab., 2007; Spaulding și colab., 2013). Un număr mare de studii RAS au reprodus și extins utilizarea benefică a RAS pentru mobilitate în boala Parkinson (vezi pentru revizuire: deDreu și colab., 2012).

după experimente de succes antrenarea ritmuri biologice endogene de oscilatoare mers neuronale o nouă întrebare a apărut. Antrenarea ritmică poate fi aplicată și pentru antrenarea mișcărilor întregului corp, în special a mișcărilor brațelor și mâinilor care nu sunt conduse de ritmurile biologice subiacente? Răspunsul a fost găsit prin transformarea mișcărilor funcționale ale extremității superioare, care sunt de obicei discrete și non-ritmice, în unități de mișcare ciclică repetitive care acum ar putea fi potrivite cu indicii de timp ritmici. Mai multe studii de cercetare clinică au investigat cu succes cuing ritmic pentru extremitatea superioară pentru coordonarea întregului corp, în special în reabilitarea accidentului vascular cerebral hemiparetic (Luft și colab., 2004; McCombe-Waller și colab., 2006; Schneider și colab., 2007; Altenmueller și colab., 2009; Malcolm și colab., 2009; Grau-Sanchez și colab., 2013) și la copiii cu paralizie cerebrală (Peng și colab., 2010; Wang și colab., 2013).

îmbunătățirile în reabilitarea brațului de accident vascular cerebral au fost comparabile ca mărime cu datele din cercetarea terapiei induse de constrângere (cit; Massie și colab., 2009).

mai multe aplicații clinice ale antrenării

antrenarea ritmică se extinde dincolo de controlul motor. Cercetările emergente arată că controlul ratei vorbirii care afectează inteligibilitatea, controlul motorului oral, articularea, calitatea vocii și puterea respiratorie pot beneficia foarte mult de antrenarea ritmică folosind ritmul și muzica (Pilon și colab., 1998; Wambaugh și Martinez, 2000; Thaut și colab., 2001; Natke și colab., 2003; Lim și colab., 2013). Descoperiri recente în reabilitarea afaziei sugerează că componenta ritmică din terapia intonației melodice poate fi la fel de importantă ca activarea circuitelor de vorbire intacte din emisfera dreaptă prin cântat (Stahl și colab., 2011).în cele din urmă, potențialul antrenării temporale a funcției cognitive a apărut recent ca un factor important al schimbării terapeutice. Recunoașterea faptului că sincronizarea și secvențierea au, de asemenea, o funcție critică în abilitățile cognitive (Conway și colab., 2009) a condus la cercetări care investighează rolul potențial al muzicii și ritmului ca tehnică de reabilitare cognitivă. Sunetul în muzică este în mod inerent temporal și secvențial și poate servi drept „schelă” pentru a bootstrap reprezentarea modelelor secvențiale temporale în funcțiile cognitive, cum ar fi memoria (Conway și colab., 2009). Bootstrapping informații non-muzicale la modelele ritmic-melodice ale unei „schele” muzicale poate oferi mai multe avantaje pentru a spori codificarea profundă în timpul achiziției și recuperării în formarea memoriei. Muzica poate indica ordinea temporală și secvențierea informațiilor. Conturul ritmic-melodic poate crea o structură de model la care unitățile de informații pot fi mapate. Structura de expresie a modelelor muzicale poate segmenta unitățile de informații totale într-un set mai mic de bucăți mari sau unități generale, reducând astfel încărcarea memoriei (Wallace, 1994). Acest ultim punct poate constitui un avantaj deosebit în muzică, deoarece mnemonica muzicală, cum ar fi melodiile scurte, sunt de obicei compuse dintr-un mic alfabet de tonuri și motive ritmice (Snyder, 2000). Unități mari de informații construite din alfabete mari (de ex., liste de cuvinte, tabele numerice) pot fi mapate pe un alfabet mic și ritmic, care este organizat în „unități de memorie” redundante, repetitive și anticipative, reducând încărcarea memoriei și crescând codificarea profundă (Thaut și colab., 2009a).

de la antrenare la complexitate

tehnicile de terapie muzicală neurologică în reabilitarea cognitivă și a vorbirii / limbajului se bazează într-o mare măsură pe rolul sincronizării în muzică și ritm. Cu toate acestea, descoperirea că un element muzical, cum ar fi ritmul, poate fi un motor foarte eficient al învățării și formării terapeutice, a dus la un aspect nou pentru a lua în considerare potențialul terapeutic al tuturor elementelor muzicale într-un cadru de percepție a muzicii și de redare a muzicii. Cu alte cuvinte, antrenarea ritmică a deschis ușile pentru trecerea de la modele predominant interpretative ale muzicii în terapie la modele bazate pe percepție. Aplicațiile Interpretative ale muzicii în terapie rămân importante, mai ales atunci când obiectivele de memorie psihosocială, afectivă/expresivă sau asociativă pe termen lung devin un accent funcțional al terapiei. Cu toate acestea, cercetările au arătat acum modul în care întreaga complexitate a elementelor muzicale poate fi modelată în terapia funcțională. Exercițiile perceptive construite pe modele melodice și armonice în muzică pot fi aplicate pentru a antrena atenția susținută, selectivă, divizată, concentrată și alternantă în setările clinice (Gardiner și Thaut, 2014). Muzica ca limbaj auditiv complex a fost aplicată pentru recalificarea deficitelor de percepție auditivă și îmbunătățirea percepției vorbirii (Tierney și Kraus, 2013; Mertel, 2014). Aplicații speciale de formare a percepției auditive bazate pe muzică au fost utilizate cu utilizatorii de implant cohlear (Mertel, 2014). La pacienții cu neglijare vizuală hemi-spațială, exercițiile terapeutice care utilizează ascultarea muzicii și redarea instrumentelor care subliniază concentrarea auditivă și vizuală pe partea de neglijare s-au dovedit a avea succes în reducerea neglijării (Hommel și colab., 1990; Abiru și colab., 2007; Soto și colab., 2009; Bodak și colab., 2014). În cele din urmă, exerciții elementare de compoziție și improvizație ghidate în muzică subliniind gândirea complexității, luarea deciziilor, rezolvarea problemelor, raționamentul, evaluarea afectivă, autoorganizarea, înțelegerea etc. s-au dovedit a fi de succes în îmbunătățirea funcției executive la persoanele cu leziuni cerebrale traumatice (Thaut și colab., 2009b; Hegde, 2014).

frontiere pentru terapia muzicală neurologică

descoperirea antrenării în scopuri terapeutice la începutul anilor 1990 a condus la un corp puternic de dovezi de cercetare că periodicitatea modelelor ritmice auditive ar putea îmbunătăți modelele de mișcare la pacienții cu tulburări de mișcare. Teoria controlului Motor și neurofiziologia motorie propun că modificările modelelor motorii se datorează amorsării sistemului motor și șabloanelor ritmice anticipative din creier care permit anticiparea optimă, planificarea motorului și execuția cu un indiciu ritmic extern. Capacitatea creierului de a folosi antrenarea pentru a reprograma execuția unui model motor a făcut din antrenarea ritmică un instrument important în reabilitarea motorie (Thaut și Abiru, 2010; Thaut și McIntosh, 2014). Mai recent, antrenarea ritmică temporală a fost extinsă în aplicații în reabilitarea cognitivă și reabilitarea vorbirii și limbajului, cu dovezi emergente că mecanismele antrenării ritmice pot fi un instrument esențial pentru reabilitare în toate domeniile terapiei muzicale neurologice (Thaut, 2010; Thaut și Hoemberg, 2014). Structura temporală a muzicii rămâne un element central în terapie și reabilitare. Cu toate acestea, descoperirea antrenării ritmice a deschis, de asemenea, ușa explorării mecanismelor terapeutice în alte elemente ale muzicii, cum ar fi melodia și armonia, și în cele din urmă în structura tiparului muzicii ca limbaj auditiv complex pentru stimularea și (re) antrenarea funcțiilor cognitive complexe. Terapia muzicală neurologică ca model de tratament codificat și standardizat, cuprinzând în prezent 20 de tehnici în motor, vorbire/limbaj și reabilitare cognitivă, a apărut și a fost acceptată medical destul de rapid în ultimii 15 ani. Cu toate acestea, deoarece NMT A fost construit pe datele de cercetare existente, forma viitoare a NMT va fi determinată dinamic de cercetarea continuă. Una dintre cele mai mari domenii de nevoie terapeutică este reabilitarea psihiatrică. Opiniile emergente cu privire la natura bolilor mintale, conduse de noi perspective din cercetarea neuropsihiatrică, pot permite o extindere mai concentrată a tehnicilor NMT în domeniile funcției executive și psihosociale, atenției și memoriei pentru a contribui la tratamentul psihiatric.

Declarație privind conflictul de interese

autorii declară că cercetarea a fost realizată în absența oricăror relații comerciale sau financiare care ar putea fi interpretate ca un potențial conflict de interese.