Captulo11-Controldelmovimientonormal

SECCIÓN III

FUNCIONES MOTORAS

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Capítulo 11

CONTROL DEL MOVIMIENTO NORMAL Introducción Requisitos Esenciales para una Locomoción Eficaz Descripción del Ciclo de la Marcha Humana Fases del Ciclo del Paso Factores de Distancia Temporal Descripción Cinemática de la Marcha Patrones de Activación Muscular Cinética Articular Fase de Bipedestación Fase de Balanceo Mecanismos de Control para la Marcha Generadores de Patrones de Marcha Influencias Descendentes Feedback Sensorial y Adaptación de la Marcha Estrategias Reactivas para Modificar la Marcha Sistema Somatosensorial

Visión Sistema Vestibular Estrategias Proactivas Aportes No Neurales a la Locomoción Inicio de la Marcha y Cambio de Velocidades La marcha en Escalas Ascenso Descenso Adaptación de Patrones de Escalas a Cambios en la Señales Sensoriales Otros tipos de Movimientos Transferencias Sedente a Bípedo Supino a Bípedo Levantarse de una Cama Girar Resumen

INTRODUCCIÓN

Una característica fundamental de nuestra independencia como seres humanos es la capacidad de levantarnos de una cama o de una silla, poder caminar o correr y transitar por entornos que con frecuencia son bastante complejos. Durante la rehabilitación, un objetivo primordial del tratamiento es ayudar a los pacientes a recuperar, en lo posible, los movimientos independientes. A menudo, el principal propósito de un paciente es recobrar dicha capacidad, lo que se refleja en la constante pregunta: “¿Voy a caminar otra vez?” En este capítulo se discuten muchos aspectos del movimiento, incluyendo la marcha, las transferencias y el caminar por una escalera; se examinan los aportes del individuo, de la actividad y del medio ambiente a cada una de dichas acciones. Se comienza con un estudio de la locomoción, definiendo los requisitos para lograrla y considerando los aportes de los distintos sistemas neurales y musculoesqueléticos para el control locomotor. Además, se analizan los mecanismos fundamentales para la adaptación de la marcha a una amplia variedad de condiciones de la actividad y del entorno. Finalmente, se estudian las transiciones del movimiento, como el inicio de la marcha y las transferencias. La marcha es un comportamiento

extraordinariamente complejo. Puesto que abarca todo el cuerpo, necesita la coordinación de muchos músculos y articulaciones. Además, transitar por ambientes complejos y frecuentemente atestados de objetos requiere el uso de múltiples impulsos sensoriales para ayudar al control y adaptación de la marcha. Por estas complejidades, la compresión del control de la marcha normal así como de los problemas motores de pacientes con deficiencias neurológicas puede parecer una tarea abrumadora. Para simplificar el proceso de entender el control de la marcha, se explicará un marco de análisis adecuado que se basa en la comprensión de los requisitos esenciales de la locomoción y en cómo éstos se traducen en los objetivos logrados durante las diferentes fases de la marcha. Al examinar la marcha normal y anormal, es importante tener en mente tanto los requisitos esenciales como las condiciones que deben cumplirse durante la fase de bipedestación y la de balanceo para alcanzarlos.

REQUISITOS ESENCIALES PARA UNA

LOCOMOCIÓN EFICAZ Existen tres exigencias principales para una locomoción eficaz: (a) un patrón locomotor básico que pueda mover el cuerpo en la dirección deseada, denominado requisito de progresión; (b) la capacidad de mantener la estabilidad, incluyendo

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sostener al cuerpo contra la gravedad, llamado requisito de estabilidad; y (c) la facultad de adaptar la marcha para alcanzar los objetivos del individuo y satisfacer las necesidades del ambiente, el requisito de adaptación (1). Estas características esenciales han sido denominadas constantes de la actividad, ya que son exigencias mínimas para que se realice la locomoción (2). La marcha humana puede dividirse en una fase de bipedestación (o apoyo) y una fase de balanceo. Se deben lograr ciertos objetivos durante cada una de estas etapas a fin de alcanzar las tres constantes de la actividad de una locomoción eficaz (progresión, estabilidad y adaptabilidad). Durante la fase de bipedestación de la marcha, es necesario generar tanto fuerzas horizontales en relación con la superficie de apoyo, para mover el cuerpo en la dirección deseada (progresión), como fuerzas verticales, para sostener la masa corporal en contra de la gravedad (estabilidad). Además, las estrategias utilizadas para lograr la progresión y la estabilidad deben ser flexibles para adaptarse a los cambios de velocidad, de dirección o a alteraciones de la superficie de apoyo (adaptación). Los objetivos que deben alcanzarse durante la fase de balanceo de la marcha incluyen el avance de la pierna oscilante (progresión) y la reposición de la extremidad que se prepara para recibir el peso (estabilidad). Tanto la finalidad de la progresión como la de la estabilidad requieren la suficiente elevación del pie para que los dedos no se arrastren por la superficie de apoyo durante el balanceo. Además, las estrategias utilizadas durante la fase de balanceo deben ser bastante flexibles para permitir que el pie oscilante eluda cualquier obstáculo en su camino (adaptación). Las estrategias motoras empleadas por individuos normales para satisfacer los requisitos de la actividad de la locomoción han sido claramente determinadas. Los estudios cinemáticos que describen los movimientos corporales proponen que las estrategias motoras son parecidas de un individuo a otro, lo cual concuerda con la percepción de que todos caminamos de forma similar, en cierto modo. En cambio, los análisis que han descrito los músculos y fuerzas asociados con la marcha sugieren que existe una enorme diversidad en la forma en que se realizan estos movimientos. De esta forma, parece existir una amplia variedad de patrones de activación muscular usados por individuos normales para cumplir los requisitos de la acción de la marcha.

DESCRIPCIÓN DEL CICLO DE LA MARCHA HUMANA

Pensemos por un momento en el cuerpo humano y en el control de la marcha. Hemos analizado los requisitos esenciales para la marcha normal; es decir, progresión, estabilidad y adaptabilidad. El sistema percepción-acción normal del ser humano ha desarrollado refinadas estrategias de control para satisfacer estas necesidades de la actividad. Aunque otros patrones de marcha son posibles (es decir, podemos saltar en un pie o en dos, o galopar), los humanos usualmente utilizan un patrón de marcha alternante simétrica, probablemente porque entrega la mayor estabilidad dinámica para una marcha bípeda con mínimas necesidades de control (3). Así, la locomoción normal corresponde a una marcha bípeda en la cual las extremidades se mueven en una relación de alternancia simétrica, que puede describirse como un desfase de 0,5 (4). Un desfase de 0,5 significa que una extremidad inicia su ciclo del paso cuando la extremidad opuesta alcanza el punto medio de su propio ciclo, como se observa en la Figura 11.1. De esta forma, si un ciclo completo se define como el tiempo entre el apoyo plantar ipsilateral (desde el contacto del talón derecho hasta el siguiente contacto del mismo talón) (Fig. 11.1), entonces la extremidad contralateral comienza su ciclo en la mitad del ciclo de la longitud del paso ipsilateral. Tradicionalmente, todas las descripciones de la marcha, sean cinemáticas, EMG o cinéticas, se establecen en relación con distintos aspectos del ciclo. Por lo tanto, es necesaria una comprensión de las diversas fases de la marcha para entender las descripciones de la locomoción normal.

Fases del Ciclo del Paso Como se mencionó anteriormente, el ciclo de una extremidad consiste en dos fases principales: bipedestación, que se inicia cuando el pie llega al suelo, y balanceo, la cual comienza cuando el pie deja el suelo (Fig. 11.1). Al escoger la velocidad en forma voluntaria, los adultos pasan habitualmente alrededor del 60% de la duración del ciclo en bipedestación y del 40% en balanceo. Como se puede observar en la Figura 11.1, aproximadamente el primer y último 10% de la fase de bipedestación se emplea en apoyo doble, es decir, el lapso en que ambos pies se encuentran en contacto con la

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Figura 11.1. Aspectos de tiempo y distancia del ciclo de la marcha. (Adaptado de Inman VT., Ralston H., Todd F. Human walking, Baltimore: Williams & Wilkins, 1981).

superficie. La fase de apoyo unilateral corresponde al periodo en que sólo un pie está en contacto con el suelo, y en la marcha, consiste en el intervalo en el cual la extremidad opuesta se encuentra en la fase de balanceo (5, 6). Con frecuencia, la fase de bipedestación se divide en cinco subfases: (a) contacto inicial, (b) respuesta a la carga (ambas constituyen cerca del 10% del ciclo del paso, durante el periodo de apoyo doble), (c) apoyo medio, (d) posición terminal (aproximadamente el 40% de la fase de bipedestación, en apoyo unilateral) y (e) previa al balanceo (el último 10% de la bipedestación, en

apoyo doble). A menudo, la fase de balanceo se divide en tres subfases: balanceo inicial, balanceo medio y balanceo terminal (todas se encuentran en el periodo de apoyo unilateral y en total representan el 40% del ciclo del paso) (7). Normalmente, los investigadores y los médicos utilizan tres técnicas para describir los diferentes aspectos de la marcha. El análisis cinemático permite una exploración del movimiento articular; la electromiografía proporciona una comprensión de los patrones de activación muscular; y el análisis cinético describe las fuerzas involucradas en la marcha. Para un resumen de las


tecnologías empleadas para examinar la marcha desde estas diversas perspectivas, consulte los recuadros de las páginas 105 y 106 del Capítulo 6.

Factores de Distancia Temporal La marcha es descrita normalmente con respecto a parámetros de distancia temporal como velocidad, longitud del paso, frecuencia del paso (denominada cadencia) y longitud de la pisada (Fig. 11.1). La velocidad de la marcha se define como la rapidez horizontal promedio del cuerpo que se calcula en una o más pisadas. En la documentación de los estudios de laboratorio, habitualmente se establece según el sistema métrico (por ejemplo, cm/seg) (7). En cambio, en una evaluación clínica, es usual que la marcha sea descrita en términos no métricos (pies) y en parámetros de distancia o de tiempo. Por ejemplo, se puede indicar que el paciente es capaz de caminar 50 pies o que puede caminar continuamente por 5 minutos. Debido a esta diferencia de convenciones entre la clínica y el laboratorio, se ofrece información tanto en términos métricos como en no métricos. La cadencia corresponde al número de pasos por unidad temporal, usualmente se expresa como pasos por minuto. La longitud del paso consiste en la distancia desde un apoyo plantar hasta el apoyo plantar del otro pie. Por ejemplo, la longitud del paso derecho es la distancia del talón izquierdo al derecho cuando ambos pies están en contacto con la superficie. La longitud de la pisada corresponde a la distancia recorrida desde el impacto de un talón hasta el siguiente impacto del talón del mismo pie, por dar un ejemplo. Así, la longitud de la pisada derecha se define como el espacio entre un impacto del talón derecho y el siguiente impacto del mismo talón (7). Regularmente, la marcha normal y la anormal son definidas según dichas variables. Al realizar una evaluación clínica, existe una tendencia a calcular la longitud del paso, en vez de analizar la pisada. Esto se debe a que no es posible notar alguna asimetría en la longitud del paso si sólo se evalúa la distancia de la pisada. ¿Qué tan rápido caminan las personas normalmente? Los adultos jóvenes normales tienden a caminar aproximadamente a 1,46 m/seg o 3,26 millas por hora, tienen una cadencia media (tasa de pasos) de 1,9 pasos/segundo (112,5 pasos/min) y una longitud del paso media de 76,3 cm (30,05 pulgadas) (8).

MÓDULO DE APRENDIZAJE ACTIVO ¿Cómo controlamos la velocidad de la marcha? Hagamos

un experimento. Levántese y camine lentamente. Observe su cadencia (cuente el número de pasos por 10 segundos) y estime la longitud de sus pasos. Ahora, camine tan rápido como pueda. ¿Qué pasa con la longitud y el número de pasos por 10 segundos? Como probablemente observó, la velocidad de la marcha depende de la longitud del paso y de su frecuencia o cadencia. Cuando las personas aumentan la velocidad de la marcha, normalmente alargan los pasos y aumentan el ritmo. Por lo tanto, existe una correspondencia lineal entre la longitud y la frecuencia del paso en la amplia variedad de velocidades (9, 10). No obstante, una vez que la longitud del paso alcanza un límite superior, el aumento sostenido de la velocidad se genera de la tasa de pasos. Aunque los adultos normales poseen una amplia variedad de velocidades para la marcha, las velocidades voluntarias tienden a centrarse en un pequeño rango de cadencias, con promedios de aproximadamente 110 pasos/min para los hombres y cerca de 115 pasos/min para las mujeres (11, 12). Las tasas de pasos preferidas parecen relacionarse con la reducción de las necesidades energéticas (13, 14). De hecho, se ha descubierto que en la locomoción se aprovechan las propiedades pendulares de la pierna y la elasticidad de los músculos. De este modo, en la fase de balanceo existe un gasto mínimo de energía. Una velocidad de marcha cómoda o la preferida por una persona corresponde al punto en que el gasto de energía es mínimo. A velocidades mayores o menores, se rompen los modelos pendulares de la marcha y se requiere un gasto energético mucho mayor (15). A medida que se incrementa la velocidad de la marcha, la proporción de tiempo usado en balanceo y bipedestación cambia, la fase de bipedestación se vuelve progresivamente más corta en relación con la de balanceo (16, 17). Finalmente, las proporciones bipedestación/balanceo varían desde una distribución de 60/40 al caminar a una proporción de 40/60 a medida que se alcanza la velocidad de correr, momento en que, además, desaparece el periodo de apoyo doble. A medida que la velocidad de la marcha


disminuye, el tiempo de bipedestación aumenta, mientras los periodos de balanceo permanecen relativamente constantes. La fase de apoyo doble de la bipedestación es la que más se prolonga. Por ejemplo, el apoyo doble constituye el 25% del tiempo del ciclo, con duraciones del paso de aproximadamente 1,1 seg; y el 50% del ciclo cuando la duración de éste aumenta a cerca de 2,5 seg (16). Además, la variabilidad se incrementa a velocidades menores, probablemente debido a una reducción de la estabilidad postural durante el periodo de apoyo unilateral, el cual también aumenta a velocidades menores. En un individuo, los patrones del ángulo articular y EMG de los músculos de las extremidades inferiores son bastante estables en una variedad de velocidades, pero la amplitud de las respuestas musculares aumenta a velocidades mayores (12, 18, 19). En cambio, los patrones del torque articular parecen ser más variables, aunque también muestran incrementos a medida que se intensifica la velocidad de la marcha.

Descripción Cinemática de la Marcha Otra forma de describir la marcha normal en comparación con la anormal es mediante la cinemática del ciclo de la marcha: es decir, el movimiento de las articulaciones y segmentos del cuerpo en el espacio. La Figura 11.2 ilustra los movimientos normales de la pelvis, la cadera, la rodilla y del tobillo en los planos sagital, frontal y transversal (7). La refinada coordinación motora de todas las articulaciones asegura el primer requisito de la marcha: la progresión continua del centro de gravedad. Aunque el movimiento de cada articulación en particular es bastante grande, la acción motora coordinada de todas las articulaciones produce un avance constante del cuerpo, con sólo mínimos desplazamientos verticales del centro de gravedad (CG) (10, 20, 21). A continuación, se examina la forma en que la acción de cada articulación contribuye a minimizar los movimientos verticales del CG. Si se contempla el movimiento de la cadera en el plano sagital durante la marcha, se advierte una gran cantidad de flexión y extensión (Fig. 11.2). Si la marcha se efectuara solamente con estos movimientos de cadera, el CG seguiría estos grandes movimientos y se percibirían grandes desplazamientos verticales del CG. Esto ha sido denominado marcha de compás y se presenta en

personas que caminan con la rodilla rígida (22). La adición de la rotación pélvica cerca del eje vertical al movimiento de la cadera cambia el patrón de marcha. La longitud de la pisada aumenta y la amplitud de las oscilaciones sinusoidales del CG disminuye. Como resultado, la trayectoria del CG se vuelve más fluida y la transición de paso a paso un poco menos brusca. Con la adición de la inclinación pélvica (la rotación de la pelvis cerca de un eje anterior-posterior), el paso del CG se equilibra aún más. Esta inclinación se produce durante el balanceo, cuando la cadera oscilante baja en preparación para la elevación de los dedos (22). En la marcha normal, se produce un desplazamiento lateral de la pelvis cuando el apoyo cambia alternadamente de una extremidad a otra. El ancho del paso contribuye a la magnitud del desplazamiento lateral del CG. La inclusión de la flexión de la rodilla aumenta considerablemente la eficiencia coordinada de la marcha. Durante la fase de balanceo, la flexión de la rodilla acorta la longitud vertical de la extremidad oscilante y permite que el pie deje el suelo. La flexión de la rodilla durante la bipedestación estabiliza aún más los movimientos verticales del CG. El movimiento del tobillo también realiza un importante aporte a la marcha continua (Fig. 11.2): En particular, la flexión plantar del tobillo en bipedestación permite la transición fluida de paso a paso y contribuye a la velocidad inicial de la extremidad oscilante (22). El movimiento de las tres articulaciones principales del pie también es importante en el control de la progresión y de la estabilidad durante la marcha. La articulación subastragalina, es decir, la unión del astrágalo y el calcáneo, permite que el pie se incline en forma medial (inversión) y lateral (eversión). La eversión del pie comienza como parte de la fase de respuesta a la carga, inmediatamente después del impacto del talón, y alcanza su punto máximo al principio del apoyo medio. Después de esto, el movimiento se revierte lentamente, llegando al punto máximo de la inversión al inicio de la fase previa al balanceo. Durante el balanceo, el pie vuelve a un estado neutro y luego a inversión justo antes del impacto del talón. El movimiento subastragalino es un componente fundamental de la absorción del golpe durante la carga de la extremidad. Además, la rigidez de esta área contribuye a la estabilidad plantar, ya que en la posición terminal, el peso se transfiere al antepié (22).


Figura 11.2. Movimientos normales de la pelvis, la cadera, rodilla y tobillo en los planos sagital, frontal ytransversal. (Adaptado de DeLuca PA., Perry JP., Ounpuu S. The fundamentals of normal walking andpathological gait, AACP & DM Inst. Course #2. 1992.

La articulación medio-tarsiana corresponde a la unión del retropié y el antepié. Durante la carga, el arco se aplana rápidamente, permitiendo el contacto del antepié y contribuyendo así a la absorción del golpe. Finalmente, el movimiento de las articulaciones metatarsofalángicas permite que el pie rote sobre las cabezas de los metatarsianos en vez de sobre las puntas de los dedos durante la posición terminal (22). De esta forma, es posible ver que el ciclo del paso se constituye de una compleja serie de rotaciones articulares las cuales, al coordinarse en un todo, facilitan la progresión continua del CG,

con sólo mínimos desplazamientos verticales. Esta estrategia de control reduce el costo energético de caminar (20, 23).

Patrones de Activación Muscular A continuación, se examinan las respuestas musculares durante la locomoción con respecto a su función en cada punto del ciclo del paso (7, 24). A pesar de la variabilidad entre los individuos y de las condiciones de los patrones electromiográficos (EMG) que subyacen al ciclo del paso normal, se han identificado ciertas características básicas.


Figura 11.3. Patrones electromiográficos asociados con el ciclo del paso del adulto. (A Adaptado de MurrayMP., Mollinger LA., Gardner GM., Sepic SB. Kinematic and EMG patterns during slow, free, and fast walking,J. Orthop. Res. 1984; 2: 272-280. B Adaptado de Lovejoy Co. “Evolution of human walking” en ScientificAmerican 1988; 5.121).

En general, los músculos de la extremidad en bipedestación operan para sostener el cuerpo (estabilidad) e impulsarlo hacia delante (progresión). La actividad muscular de la extremidad oscilante se limita principalmente al principio y fin de la fase de balanceo, ya que la pierna se mueve como un péndulo articulado bajo la influencia de la gravedad (21). En la Figura 11.3, se presentan los patrones EMG normales durante las diferentes fases del ciclo del paso. Es importante recordar que deben alcanzarse dos objetivos durante la fase de bipedestación: (a) asegurar la extremidad en bipedestación frente a la fuerza del impacto del apoyo plantar y sostener el cuerpo en contra de la fuerza de gravedad

(estabilidad), y (b) la sucesiva generación de fuerza, para impulsar al cuerpo hacia delante en el próximo paso (progresión). Para lograr el primer objetivo, es decir, la absorción de la fuerza para la estabilidad, se produce la flexión de la rodilla al inicio de la bipedestación y se distribuye el impacto del apoyo plantar desde el contacto del talón al apoyo en pie plano. Al principio de la bipedestación, la actividad de los extensores de la rodilla (cuádriceps) controla la pequeña onda de la flexión de la rodilla usada para absorber el impacto del apoyo plantar. La actividad de los dorsiflexores del tobillo (tibial anterior) desacelera el pie al aterrizaje, resistiendo y disminuyendo la flexión plantar producida por el


impacto del talón. Ambos grupos musculares actúan inicialmente para soportar la dirección del movimiento. Además, la estabilidad durante la fase de bipedestación implica la activación de los extensores de la cadera, la rodilla y del tobillo, los cuales evitan que el cuerpo se desplome con la gravedad. La activación de los extensores de la cadera también controla el movimiento anterior de los segmentos de la cabeza, los brazos y el tronco. Durante el apoyo medio, el cuádriceps se encuentra predominantemente inactivo, al igual que los músculos pretibiales. El segundo objetivo de la fase de bipedestación es generar una fuerza propulsora para mantener el cuerpo en movimiento. La estrategia más común que se utiliza para crear las fuerzas que impulsan la progresión involucra la contracción concéntrica de los flexores plantares (gemelos y sóleo) al término de la fase de bipedestación de la marcha. La capacidad del cuerpo para moverse libremente sobre el pie, en conjunto con la contracción concéntrica de los gemelos, significa que el CG del cuerpo estará frente al pie en apoyo al término de la bipedestación, lo cual origina una inclinación anterior que es esencial para la progresión. Los extensores de la cadera y de la rodilla (isquiotibiales y cuádriceps, respectivamente) pueden presentar un arranque de actividad en la etapa final de la bipedestación como un aporte a la propulsión. Sin embargo, esta actividad normalmente es menos importante que aquélla observada durante la etapa de absorción de la fuerza. El objetivo principal que debe lograrse en la fase de balanceo de la marcha es la reposición de la extremidad para una progresión constante. Esto requiere acelerar la extremidad hacia delante y asegurarse de que los dedos dejen del suelo. La aceleración anterior del muslo en la primera parte de la fase de balanceo se asocia con una contracción concéntrica del cuádriceps. (Fig. 11.3B, parte 1). No obstante, en el balanceo medio, el cuádriceps se encuentra prácticamente inactivo puesto que la pierna oscila como un péndulo conducido por la fuerza del impulso al principio de la fase de balanceo. Sin embargo, el iliopsoas se contrae para contribuir con este movimiento anterior, como se muestra en la Fig. 11.3B, partes 2 y 3. Los isquiotibiales se activan al término del balanceo para disminuir la rotación anterior del muslo, en preparación para el apoyo plantar (Fig. 11.4B, parte 4). Se produce la extensión de la rodilla al final del balanceo en anticipación a la carga de la

extremidad en la fase de bipedestación, lo que no se debe a la actividad muscular, sino que es el resultado de fuerzas pasivas no musculares (25). La elevación del pie se realiza mediante la flexión de la cadera, la rodilla y el tobillo, lo que produce un acortamiento total de la extremidad oscilante en comparación con la extremidad en apoyo. Nuevamente, la flexión de la cadera se logra por la activación del cuádriceps. La flexión de la rodilla se efectúa en forma pasiva, ya que una rápida aceleración del muslo también generará la flexión de esa articulación. La activación de los músculos pretibiales origina la dorsiflexión del tobillo en la última etapa el balanceo para asegurar la elevación de los dedos y como preparación para el próximo apoyo plantar.

Cinética Articular Hasta ahora, hemos estudiado la cinemática o movimientos del cuerpo durante el ciclo del paso y hemos observado los patrones de la actividad muscular en cada fase de la marcha. ¿Cuáles son las fuerzas normales que estos movimientos y respuestas musculares generan durante la locomoción? Las fuerzas predominantes de una articulación no necesariamente reflejan sus movimientos, como se comprenderá en el siguiente análisis. La determinación de las fuerzas generadas durante el ciclo del paso se denomina análisis cinético. Los parámetros cinéticos o de fuerza asociados con el patrón de la marcha normal son menos estereotipados que los parámetros cinemáticos o motores. Las fuerzas musculares activas y pasivas (denominadas momentos articulares) que generan la locomoción son, en sí mismas, bastante variables. FASE DE BIPEDESTACIÓN Se debe tener presente que los objetivos durante la fase de bipedestación incluyen estabilizar la extremidad para recibir el peso y generar las fuerzas propulsoras para un movimiento continuo. Durante la fase de bipedestación del ciclo del paso, la suma algebraica de los momentos articulares de la cadera, la rodilla y del tobillo, denominados momento de apoyo (26), corresponde a un torque extensor (Fig. 11.4). Este torque extensor neto evita que la extremidad se desplome al sostener peso, logrando el equilibrio del cuerpo y cumpliendo así el requisito de estabilidad de la locomoción.


Sin embargo, los investigadores han demostrado que las personas utilizan una amplia variedad de estrategias generadoras de fuerza para obtener este torque extensor neto. Por ejemplo, una estrategia para lograr el momento extensor neto

involucra la combinación de un momento extensor de cadera dominante, para contrarrestar un momento flexor de rodilla. Otra posibilidad es combinar un torque extensor de rodilla y de tobillo para compensar un torque flexor de cadera y aún mantener el momento extensor neto de apoyo (25-27).

Figura 11.4. Patrones del torque articular de lacadera, la rodilla y del tobillo, y el momento deapoyo neto asociado con el ciclo del paso del adulto.(Adaptado de Winter DA. “Kinematic and kineticpatterns of human gait: variability and compensatingeffects” en Human Movement Science 1984; 3: 51-76).

¿Por qué es importante poseer esta flexibilidad en las contribuciones individuales de los torques articulares al momento extensor neto? Evidentemente, esta flexibilidad en la forma en que se generan es importante para controlar el equilibrio durante la marcha. David Winter, un conocido biomecánico canadiense, y sus colegas han investigado exhaustivamente la marcha y sugieren que el equilibrio durante una marcha tranquila es muy diferente a la actividad del equilibrio durante la bipedestación (29). Al caminar, el centro de gravedad no permanece dentro de la base de apoyo de los pies por lo que el cuerpo se encuentra en un continuo estado de desequilibrio. La única forma de evitar caer es colocar el pie oscilante adelante y al lado del centro de gravedad a medida que avanza. Además, la masa de la cabeza, los brazos y el tronco, llamada segmento CBT, debe regularse con respecto a las caderas, debido a que este segmento representa un enorme peso para mantenerse erguido. Winter y sus colegas proponen que el equilibrio dinámico del CBT es responsabilidad de los músculos de la cadera, prácticamente sin la participación de los músculos del tobillo. Sugieren que esto se debe a que la cadera debe controlar un peso mucho menor, el del segmento CBT, en comparación con los tobillos, que tendrían que regular todo el cuerpo. De este modo, proponen que el equilibrio durante la marcha progresiva es diferente del control de la estabilidad en bipedestación, la cual depende principalmente de los músculos del tobillo (29). Estos científicos advierten que los músculos de la cadera también están involucrados en otra actividad, la de contribuir al momento extensor de apoyo necesario durante la bipedestación, y consideran los músculos que controlan el segmento CBT y a aquellos que controlan el momento extensor de apoyo como dos sinergias separadas. Anteriormente se mencionó que el momento extensor neto de las articulaciones del tobillo, la rodilla y la cadera durante la bipedestación siempre era el mismo, pero que los momentos individuales eran altamente variables de pisada a pisada y de persona a persona. Una razón para esta diversidad


es permitir que el sistema de control del equilibrio altere continuamente los patrones motores anteriores y posteriores en cada paso. No obstante, los ajustes de equilibrio de la cadera deben compensarse por torques de rodilla apropiados a fin de preservar el momento extensor neto fundamental para la bipedestación (28, 29). FASE DE BALANCEO

El objetivo principal durante el balanceo es reposicionar la extremidad, asegurándose que los dedos se eleven de la superficie. Los investigadores han descubierto que los patrones del momento articular durante la fase de balanceo son menos variables que durante la fase de bipedestación, lo que indica que los adultos emplean patrones generadores de fuerza bastante similares para efectuar esta actividad. Esto se demuestra por las grandes desviaciones estándar de los torques articulares promedio durante la bipedestación (0 al 60% de la pisada) en comparación a las pequeñas desviaciones estándar en el balanceo (60 al 100% de la pisada), ilustradas en la Figura 11.4. Por ejemplo, a velocidades de marcha normales, al principio del balanceo, existe un momento flexor de cadera que contribuye a la flexión del muslo. La gravedad colabora con la primera etapa de la flexión, lo que reduce la necesidad de un momento flexor mayor en dicha articulación. Una vez que se ha iniciado la fase de balanceo, ésta se sostiene frecuentemente por el impulso. Luego, cuando la fase termina, puede ser necesario un torque extensor articular para disminuir la rotación del muslo y prepararse para el impacto del talón (30). Así, aunque el muslo aún está flexionado, en este punto se produce en él un torque extensor. ¿Qué controla los movimientos de la rodilla durante el balanceo? Sorprendentemente, durante esta etapa, el torque articular de la rodilla se utiliza básicamente para restringir su movimiento, no para generarlo. Al principio del balanceo, un torque extensor disminuye la flexión de la articulación de la rodilla y contribuye a invertirla de la flexión a la extensión. Posteriormente en el balanceo, un torque flexor de rodilla disminuye la extensión de dicha articulación para prepararse para el apoyo del pie (19, 26, 30, 31). Al término de la fase de balanceo y durante la parte inicial de la fase de bipedestación, se produce un pequeño torque dorsiflexor en el tobillo, el cual

ayuda a controlar la flexión plantar del impacto del talón. Por lo tanto, aunque el movimiento del tobillo corresponde a una flexión plantar, la fuerza de su articulación constituye un torque dorsiflexor. Durante la fase de bipedestación, el torque de la flexión plantar del tobillo llega a un punto máximo justo después de la flexión de la rodilla cuando el tobillo empieza a efectuar la flexión plantar. El torque de la articulación del tobillo es el mayor de todos los torques de la extremidad inferior y es el principal contribuyente a la aceleración de la extremidad durante la fase de balanceo. Por lo tanto, en muchos de los ejemplos anteriores, se observa que el torque articular es opuesto al mismo movimiento de la extremidad. En otras palabras, nos demuestra que las fuerzas combinadas pueden actuar para frenar el movimiento o para controlar la caída del pie, en vez operar solamente para acelerar la extremidad.

MECANISMOS DE CONTROL PARA LA MARCHA

¿Cómo se alcanza la coordinación locomotora? ¿Cuáles son los mecanismos de control que aseguran el cumplimiento de los requisitos para una locomoción eficaz? Gran parte de la investigación sobre los mecanismos de control neurales y no neurales esenciales para la locomoción se ha realizado con animales. Mediante estos estudios los científicos han conocido la formación de los patrones para la locomoción, la integración del control postural al patrón locomotor, la contribución de los mecanismos periféricos y centrales a la adaptación y modificación de la marcha, y la función de los diversos sentidos en el control de la locomoción. La siguiente sección examina algunos estudios del control locomotor con animales, relacionándolos con experimentos que analizan el control neural de la locomoción en seres humanos.

Generadores de Patrones de Marcha La investigación de los últimos 25 años ha incrementado enormemente el entendimiento del control que el sistema nervioso ejerce sobre los movimientos rítmicos básicos que subyacen a la locomoción. Los resultados de estos estudios han indicado que los generadores de patrones centrales ubicados en el interior de la médula espinal tienen una importante función en la producción de estos movimientos (32, 33). Las abundantes


investigaciones han aumentado el conocimiento sobre la base neural de la locomoción. A fines de 1800, Sherrington y Mott (34, 35) realizaron algunos de los primeros experimentos para determinar el control neural de la locomoción. Cortaron la médula espinal de animales para eliminar la influencia de los centros cerebrales superiores y descubrieron que las extremidades posteriores continuaban presentando movimientos alternantes. En una segunda serie de experimentos, con monos, cortaron las raíces de los nervios sensoriales de un lado de la médula espinal, eliminando los impulsos sensoriales para la marcha de un lado del cuerpo. Descubrieron que al caminar, esos animales no utilizaban las extremidades a las que se habían cortado las aferencias, lo que llevó a la conclusión que la locomoción necesitaba el impulso sensorial. Se creó un modelo del control locomotor, el que atribuyó el control de la locomoción a un conjunto de cadenas de reflejos, en la cual la reacción de una fase del ciclo del paso funcionaba como un estímulo sensorial para activar la etapa siguiente en forma refleja. Graham Brown efectuó un experimento sólo unos pocos años después (36), demostrando el resultado contrario. Descubrió que al producir lesiones bilaterales en las raíces dorsales (sensoriales) de animales con preparación medular, podía observar movimientos rítmicos de marcha. ¿Por qué los dos experimentos obtuvieron resultados diferentes? La razón parece ser que Sherrington cortó sólo las raíces sensoriales de un lado de la médula espinal, no de ambos. En experimentos más recientes, Taub y Berman (37) descubrieron que los animales no empleaban una extremidad al cortar las raíces dorsales de un lado del cuerpo, pero comenzarían a utilizarla nuevamente al seccionar las raíces dorsales del otro lado. ¿Por qué? Debido a que el animal obtiene el impulso apropiado de una extremidad y no recibe sensación alguna de la otra, prefiere no usarla. Sorprendentemente, los investigadores han descubierto que pueden hacer que los animales utilicen una extremidad sin aferencias al restringir la extremidad sana. Estos resultados son la base de un método terapéutico llamado paradigma del uso inducido, en el cual los pacientes hemipléjicos son persuadidos a usar el brazo afectado, ya que el lado sano está restringido (38, 39). Estudios recientes han confirmado los resultados de Graham Brown. Estos análisis han descubierto que la actividad muscular de gatos con

preparación espinal es similar a la de gatos normales que caminan sobre una trotadora (40), en ambos los extensores de la rodilla y del tobillo se activan antes del contacto de la pata durante la fase de bipedestación. Esto demuestra que la extensión no es simplemente un reflejo que responde al contacto, sino que es parte de un programa central. Además, un gato con preparación espinal es capaz de reclutar completamente las unidades motoras de la médula espinal al intensificar la marcha de caminar a galopar (41). ¿Pueden los gatos con preparación espinal adaptar el ciclo del paso para evitar obstáculos? Sí. Si una varilla de vidrio toca la punta de la pata de un gato durante la fase de balanceo, se activa una respuesta de flexión en la pierna estimulada, con una extensión simultánea de la extremidad contralateral. Esto eleva la pierna oscilante sobre el obstáculo y proporciona un apoyo postural a la pierna opuesta. Curiosamente, la misma estimulación a la superficie dorsal de la pata durante la bipedestación origina un aumento de la extensión, tal vez para retirar la pata del obstáculo en forma rápida. Así, un estímulo idéntico a la piel activa funcionalmente conjuntos separados de músculos durante las diferentes fases del ciclo del paso, para compensar de manera apropiada los diferentes obstáculos que perturban el movimiento de la pata (40). Aunque los generadores de patrones medulares pueden producir patrones locomotores estereotipados y realizar ciertas funciones adaptativas, las vías descendentes de los centros superiores y el feedback sensorial de la periferia permiten la gran variación de patrones locomotores y la adaptabilidad a las condiciones de la actividad y del entorno.

Influencias Descendentes Las influencias descendentes de los centros superiores del cerebro también son importantes para el control de la actividad locomotora. Una gran parte de la investigación se ha enfocado en identificar las funciones de los centros superiores en el control de la locomoción, tanto mediante la transección de cerebros de animales en el eje cerebroespinal como de la observación de los subsiguientes comportamientos locomotores (1). Las tres preparaciones que se estudian con más frecuencia son la espinal, la descerebrada y la decorticada (Fig. 11.5). En la preparación espinal (la cual puede realizarse de un modo en que solamente se permite


la observación de las extremidades posteriores, o de las 4 extremidades como parte de la preparación), se necesita un estímulo externo para producir el comportamiento locomotor. Éste puede ser eléctrico o farmacológico. En la preparación descerebrada no se secciona la médula espinal, el tronco encefálico ni el cerebelo. Un área del tronco encefálico llamada región locomotora mesencefálica parece ser importante en el control descendente de la locomoción. Los gatos descerebrados no caminarán normalmente sobre una trotadora, pero comenzarán a caminar de forma habitual al aplicar una estimulación eléctrica tónica a la región locomotora mesencefálica (42). La resistencia al peso y una propulsión activa son características locomotoras que se pueden observar en esta preparación. Cuando la activación tónica estimula los circuitos medulares generadores de patrón, se

produce, en el mejor de los casos, una mala caricatura de la marcha debido a la falta de influencias modificadoras importantes desde el tronco encefálico y del cerebelo. Esto se debe a que normalmente, dentro de cada ciclo del paso, el cerebelo envía señales reguladoras al tronco encefálico que son transmitidas a la médula espinal a través de las vías vestíbuloespinal, rubroespinal y retículoespinal, las que actúan directamente sobre las neuronas motoras, para perfeccionar los movimientos según las necesidades de la actividad (43). El cerebelo también puede tener una función muy importante en la modificación del ciclo del paso. Los experimentos sugieren que dos tractos participan en este proceso. Primero, se ha propuesto que el tracto espinocerebeloso dorsal envía la información desde los aferentes musculares al cerebelo y que se encuentra activo en las fases de la locomoción. Segundo, se ha planteado que el tracto

Preparación espinal

Preparación descerebrada

Preparación decorticada

Sistema sano

Patrones de activación rítmicos casi normales entre y dentro de la extremidad. Modificación funcional de la acción refleja. Ejecución de otros movimientos rítmicos simultáneamente.

Mejor coordinación de los patrones de activación. Resistencia al peso. Propulsión activa.

Estabilidad dinámica. Inicio de un comportamiento racionalmente normal, dirigido a un objetivo en el animal decorticado durante el periodo neonatal.

Sistema de control locomotor adaptable para satisfacer los objetivos del animal en cualquier entorno.

Ganglios basales Tronco

encefálico Cerebelo Corteza

Médula espinal

Figura 11.5. Las diferentes capacidades de marcha de las preparaciones de animales con lesiones en diversospuntos del eje cerebroespinal. (Adaptado de Patla AE. Understanding the control of human locomotion: aprologue. En: Patla AE., ed. Adaptability of human gait. Amsterdam: North-Holland, 1991: 7).


espinocerebeloso ventral recibe información de las neuronas medulares sobre la respuesta del generador de patrón central y que también la envía al cerebelo (44, 45). También es posible que el cerebelo tenga una función adicional en la regulación del ciclo del paso. Se ha sugerido que también podría modificar esa actividad, no para corregir un error sino que para cambiar los patrones de marcha (46). Por ejemplo, cuando un animal atraviesa un terreno disparejo, debe levantar las patas más o menos dependiendo de las señales visuales de los obstáculos encontrados. El patrón de la respuesta muscular puede transformarse de la siguiente forma. Primero, el ritmo locomotor se transmite al cerebelo, el cual extrapola los hechos para especificar cuando ocurrirá la siguiente flexión (o extensión). Luego, el cerebelo enviaría las órdenes descendentes originadas de los impulsos visuales para alterar la fase de flexión (o extensión) exactamente en el momento correcto (46).

En la preparación decorticada tampoco se seccionan los ganglios basales, sólo se retira la corteza cerebral. En esta preparación, no se necesita un estímulo externo para generar el comportamiento locomotor, el cual es racionalmente normal y se dirige a un objetivo. Sin embargo, la corteza es importante en habilidades como caminar sobre terreno disparejo.

Feedback Sensorial y Adaptación de la Marcha

Uno de los requisitos de la locomoción normal es la capacidad de adaptar la marcha a un conjunto muy variable de entornos. La información sensorial de todos los sentidos es fundamental para la capacidad de modificar la forma de caminar. En los animales, cuando se elimina toda la información sensorial, los patrones de marcha tienden a ser muy lentos y estereotipados. El animal no puede mantener el equilibrio ni modificar sus patrones de marcha para hacerla verdaderamente funcional. La marcha atáxica es una consecuencia común entre los pacientes con pérdida sensorial, en particular con una pérdida de la información propioceptiva de las extremidades inferiores (47). Existen dos maneras de controlar el equilibrio durante la locomoción: de forma reactiva y proactiva. Se emplea el modo reactivo cuando, por ejemplo, se produce una perturbación inesperada, como una caída o un tropezón. Se emplea el modo proactivo para predecir obstáculos potenciales a la

marcha y para modificar la forma de sentir y moverse a fin de minimizar el trastorno. Al igual que en el control postural, los sistemas somatosensorial, visual y vestibular tienen una función en el control reactivo y proactivo de la locomoción. La siguiente sección describe la forma en que se utiliza la información sensorial para modificar la marcha en curso. ESTRATEGIAS REACTIVAS PARA MODIFICAR LA MARCHA Los tres sistemas sensoriales (somatosensorial, visual y vestibular) contribuyen al control reactivo o de feedback de la marcha. La investigación con animales y humanos ha contribuido al conocimiento de los aportes somatosensoriales a la marcha. Sistema Somatosensorial Los investigadores han demostrado que aquellos animales en los que se ha practicado tanto una preparación espinal como un corte de las aferencias pueden generar en forma continua contracciones alternantes rítmicas en los músculos de todas las articulaciones de la pierna, con un patrón similar al visto en el ciclo del paso normal (43). ¿Significa esto que la información sensorial no tiene ninguna función en el control de la locomoción? No. Aunque estos experimentos han demostrado que los animales aún pueden caminar sin feedback sensorial de las extremidades, los movimientos muestran diferencias características de aquellos de un animal normal. Estas diferencias nos ayudan a comprender la función que tiene el impulso sensorial en el control de la locomoción (33). Primero, la información sensorial proveniente de las extremidades contribuye a una frecuencia del paso apropiada. Por ejemplo, la duración del ciclo del paso es considerablemente mayor en el gato sin aferencias que en el gato espinal crónico sin interrupción de las aferencias (33). Segundo, los receptores articulares parecen tener una función esencial en la locomoción normal: la posición de la articulación de la cadera ipsilateral ayuda al inicio de la fase de balanceo (33, 48). Tercero, como se mencionó anteriormente, la información cutánea de la pata del gato espinal crónico ejerce una poderosa influencia sobre el generador de patrón medular al ayudarlo a transitar sobre los obstáculos (40).


Cuarto, los aferentes Ib del órgano tendinoso de Golgi (OTG) de los extensores de la pierna también pueden influir enormemente en la sincronización del ritmo locomotor, al inhibir el inicio de actividad del flexor y estimular la acción del extensor. Una disminución en su actividad al final de la fase de bipedestación podría regular la transición de bipedestación a balanceo. Se debe observar que esta actividad de los OTG es exactamente opuesta a su función cuando se activan pasivamente, en el momento en que el animal está en reposo. En tal situación, los OTG inhiben su propio músculo y excitan los antagonistas, mientras que durante la locomoción excitan su propio músculo e inhiben los antagonistas (49). La investigación con seres humanos, similar a la realizada con animales, ha demostrado que los reflejos se modifican enormemente en la locomoción durante cada etapa del ciclo del paso, a fin de adaptarlos funcionalmente a las necesidades de cada fase (50). Los reflejos de estiramiento de los extensores del tobillo son reducidos en la primera parte de la fase de bipedestación de la locomoción, puesto a que en este momento el cuerpo rota sobre el pie y extiende los extensores del tobillo. Un reflejo exaltado en esta fase del ciclo del paso disminuiría o incluso revertiría el impulso anterior (50). Por otra parte, el reflejo de estiramiento es exaltado cuando el centro de gravedad se encuentra frente al pie durante la última parte de la fase de bipedestación, ya que en este momento el reflejo puede ayudar a impulsar el cuerpo hacia delante (50). Esta modificación por fases del reflejo de estiramiento se adapta bien a las necesidades de la actividad de la locomoción en comparación con la bipedestación. Los aumentos de dicho reflejo se reducen más al correr, probablemente debido a que durante esta actividad un gran incremento de la respuesta refleja desestabilizaría la marcha. Los cambios en el aumento del reflejo del estiramiento se producen rápidamente (dentro de 150 ms) cuando una persona pasa de una bipedestación a caminar o a correr (50). Como se demostró en la investigación con gatos, los reflejos cutáneos efectivamente presentaron una completa transformación de la excitación a la inhibición durante las diferentes fases del ciclo del paso. Por ejemplo, en la primera parte de la fase de balanceo, cuando al tibial anterior (TA) está activo, el pie se encuentra en el aire y se esperaría una pequeña cantidad de impulsos cutáneos, a no ser que el pie toque un

objeto. Si esto sucede, se necesitaría una rápida flexión para levantarlo sobre el objeto a fin de evitar un tropezón; en este caso, el reflejo es excitatorio para el TA. Sin embargo, en el segundo periodo de activación del TA, el pie está a punto de apoyarse en el suelo, momento en que se produciría una gran cantidad de impulso cutáneo. Ahora una flexión no sería apropiada, ya que la extremidad es necesaria para sostener el cuerpo. Además, en este momento, el reflejo presenta una inhibición del TA (50). Estos estudios han demostrado que los reflejos medulares pueden integrarse en forma apropiada a las diferentes fases del ciclo del paso para permanecer funcionalmente adaptativos. Se obtiene el mismo resultado con la integración de los ajustes posturales compensatorios automáticos al ciclo del paso. Se realizaron estudios en los que los individuos caminaban por una plataforma que podía ser perturbada en distintos puntos del ciclo del paso. Los resultados mostraron que las respuestas posturales automáticas se incorporaban apropiadamente a las diferentes fases del ciclo del paso (51). Por ejemplo, las respuestas posturales musculares se activaban a latencias de 100 ms en los gemelos cuando este músculo se estiraba más rápido de lo normal en respuesta a desplazamientos posteriores de la superficie que inclinaban el cuerpo hacia delante. Esto ayudó a disminuir la tasa de progresión corporal para realinear el centro de gravedad con el desplazamiento posterior del pie en apoyo. De forma similar, el tibial anterior reaccionó al contraerse en una forma más lenta de lo normal, debido a desplazamientos anteriores de la superficie que deslizaban el cuerpo hacia atrás. Esto ayudó a aumentar la tasa de progresión para realinear el cuerpo con el pie desplazado hacia delante. VISIÓN El trabajo con humanos sugiere que existen diversas maneras en que la visión modifica la locomoción mediante el feedback. Primero, las señales del flujo visual ayudan a determinar la velocidad de la locomoción (52). Los estudios han demostrado que si se dobla la tasa de flujo óptico de las personas cuando caminan, el 100% sentirá que la longitud de su pisada ha aumentado. Además, cerca de la mitad de los individuos percibirá que la fuerza ejercida en cada paso es menor a la normal. No obstante, otras personas percibirán que casi han doblado la frecuencia de sus pasos (53). Las señales del flujo visual también influyen en la alineación del cuerpo en relación con la


gravedad y el entorno al caminar (54). Por ejemplo, cuando los investigadores inclinaron la habitación donde se encontraba una persona que corría en una trotadora, la persona dobló el tronco en la dirección del desnivel para compensar la ilusión óptica de una inclinación corporal en la dirección opuesta (54). SISTEMA VESTIBULAR Una parte importante del control de la locomoción es la estabilización de la cabeza, ya que contiene dos de los sensores más importantes para el control de la locomoción: el sistema vestibular y el visual (55). Los otolitos, el sáculo y el utrículo detectan el ángulo de la cabeza en relación con la gravedad, y el sistema visual también nos entrega el llamado vertical visual. Los adultos parecen estabilizar la cabeza, y por lo tanto la mirada, al asociar la inclinación de la rotación (hacia delante) con el desplazamiento vertical de la cabeza para darle estabilidad en el plano sagital (56, 57). La cabeza se estabiliza con una precisión (dentro de algunos grados) que es compatible con la eficiencia del reflejo vestíbulo-ocular, un importante mecanismo para estabilizar la mirada durante el movimiento de la cabeza. Se ha propuesto que durante movimientos complejos, como caminar, el control postural no se organiza desde la superficie de apoyo hacia arriba, lo que se denomina modo ascendente, sino que se organiza en relación con el control de la mirada, es decir, en un modo descendente (55). Así, de dicho modo, los movimientos de la cabeza son independientes de los del tronco. Se ha demostrado que el proceso de estabilización de la cabeza se deteriora en pacientes con lesiones laberínticas bilaterales. ESTRATEGIAS PROACTIVAS Las estrategias proactivas para adaptar la marcha se centran en el uso de los impulsos sensoriales para modificar los patrones de marcha. Estas estrategias se utilizan de dos formas distintas en la transformación y adaptación de la marcha. Primero, se emplea la visión proactivamente para identificar obstáculos potenciales del entorno y para transitar alrededor de ellos. Segundo, se utiliza la predicción para estimar los posibles efectos desestabilizadores de actividades simultáneas como cargar un objeto al caminar, y se realizan las modificaciones anticipatorias correspondientes (58). El control visual proactivo de la locomoción

se ha clasificado en estrategias de retirada y de acomodación (58). Las estrategias de retirada incluyen: (a) cambiar la colocación del pie; (b) aumentar la elevación del suelo para evitar un obstáculo; (c) cambiar la dirección de la marcha, cuando se percibe que no es posible pasar sobre los objetos; y (d) detenerse. Las estrategias de acomodación implican modificaciones a mayor plazo, como reducir la longitud del paso al caminar sobre una superficie de hielo o cambiar el poder propulsor de los músculos del tobillo a los de la cadera y rodillas al subir escalas (58). La mayoría de las estrategias de retirada pueden realizarse efectivamente en el ciclo del paso. Existe una excepción al cambiar de dirección, se requiere la planificación de un ciclo por adelantado. Se ha sugerido que existen diversas normas asociadas con el cambio del apoyo del pie. Por ejemplo, cuando es posible se aumenta la longitud del paso en vez de acortarla, y el pie se ubica dentro y no fuera de un obstáculo, mientras no tenga que cruzar la línea media del cuerpo (58). Adaptar las estrategias para posicionar el pie no implica simplemente cambiar la amplitud de los patrones locomotores normales, sino que es un proceso complejo y específico a una actividad.

Aportes No Neurales a la Locomoción Hasta ahora, se han examinado los aportes neurales al control de la locomoción, pero también existen importantes contribuciones musculoesqueléticas y ambientales. Los análisis biomecánicos de la locomoción del gato han determinado los aportes de las fuerzas musculares y no musculares a la generación de la dinámica de la marcha (59-63). Esto implica un tipo de análisis cinético denominado dinámica inversa. Para comprender más sobre este método, consulte el recuadro de la página siguiente. Como se ha mencionado en capítulos anteriores, las fuerzas no musculares, como la gravedad, tienen una función en la producción de todo movimiento. Cuando se utiliza un análisis de dinámica inversa de la dinámica de la extremidad, es posible determinar la importancia relativa de los aportes musculares y no musculares. Por ejemplo, durante la locomoción, cada segmento de la extremidad posterior del gato está sujeto a un complejo conjunto de fuerzas musculares y no musculares. Los cambios en la velocidad producen alteraciones en los patrones interactivos de los componentes del torque (59, 63). Muy a menudo, en


FICHA TÉCNICA 1 Análisis Cinético: Dinámica Inversa

La DINÁMICA INVERSA es un proceso que permite que los investigadores calculen los momentos articulares de fuerza (torque) responsables del movimiento, en este caso, de la locomoción. Los investigadores comienzan con el desarrollo de un modelo fiable del cuerpo utilizando medidas antropométricas como la masa de los segmentos, el centro de gravedad, los centros articulares y los momentos de inercia. Debido a que es difícil calcular estas variables en forma directa, usualmente se obtienen de tablas estadísticas basadas en la altura, peso y sexo de la persona (28).

Al utilizar una información cinemática extremadamente exacta de la trayectoria de la extremidad durante el ciclo del paso, en combinación con un modelo fiable, los investigadores pueden calcular el torque que actúa en cada segmento del cuerpo. Luego pueden dividir el torque neto en aquellos componentes que se deben a la gravedad, a la interacción mecánica entre los segmentos (torques dependientes del movimiento) y a un torque muscular generalizado. Este tipo de análisis permite que los investigadores evalúen las funciones de las fuerzas musculares y no musculares en la generación del movimiento (27).

la locomoción del gato se producen torques extensores altamente pasivos en una articulación, los cuales deben ser contrarrestados por torques flexores activos generados por los músculos, cuando el animal se mueve a cierta velocidad o se encuentra en una parte determinada del ciclo del paso. Cuando se aumenta la velocidad o el animal avanza a otra etapa del ciclo, los torques pasivos que deben contrarrestarse cambian completamente. ¿Cómo se produce el diálogo entre las propiedades pasivas del sistema y el patrón neural que genera los circuitos? Esto aún no está claro, aunque la descarga de los receptores somatosensoriales participa en dicho proceso (61-63). Lo que revela el análisis dinámico de los movimientos de la extremidad es la complejidad de la interacción entre las fuerzas activas y pasivas. Los resultados de estos estudios sugieren que en la locomoción normal se produce una interacción continua entre los generadores centrales de patrones y las señales descendentes. Los centros superiores contribuyen a la locomoción mediante la modificación de feedforward de los patrones en respuesta a los objetivos del individuo y a las necesidades del entorno. Como se señaló brevemente con anterioridad, los impulsos sensoriales también son esenciales para la regulación de feedback y de feedforward de la actividad locomotora para adaptarla a las cambiantes condiciones ambientales.

Inicio de la Marcha y Cambio de Velocidades

¿Cómo empezamos a caminar? Antes de describir el inicio de la marcha, hagamos un experimento.

MÓDULO DE APRENDIZAJE ACTIVO Levántese y párese al lado de una pared, que su hombro toque la

pared. Primero trate de empezar a caminar con el pie que está al lado de la pared. ¿No hubo ningún problema? ¿Observó cuáles músculos se contrajeron y relajaron? ¿En que forma notó que se movía su cuerpo en el proceso de prepararse para dar un paso? Ahora, trate de comenzar a caminar con el pie que está lejos de la pared. ¿Qué pasó? ¿Advirtió que tenía más problemas, porque no pudo cambiar el peso fácilmente (64)? Los análisis confirman lo que sin duda observó en su propio experimento: el inicio de la marcha desde la bipedestación inmóvil comienza con la relajación de músculos posturales específicos, los gemelos y el sóleo (65, 66). De hecho, el comienzo de la marcha tiene la apariencia


de una simple inclinación anterior y de la recuperación del equilibrio al dar un paso. Esta disminución en la activación de los gemelos y del sóleo es seguida por la activación del tibial anterior, el cual ayuda a la dorsiflexión y traslada el CG hacia delante en preparación para la elevación de los dedos. Pero, como debe haber advertido, y como lo confirma la investigación reciente sobre el tema, el inicio de la marcha es más que una simple inclinación. Al trazar el centro de presión durante el inicio de la marcha en los adultos normales, se presenta la siguiente secuencia de sucesos. Antes del comienzo del movimiento, el centro de presión se ubica justo después del tobillo y en medio de ambos pies (Fig. 11.6). Cuando la persona empieza a moverse, el centro de presión se mueve primero hacia atrás en forma diagonal a la extremidad oscilante y luego se desplaza a la extremidad en bipedestación y hacia delante. El movimiento del centro de presión hacia la extremidad en bipedestación sucede simultáneamente con la flexión de cadera y rodilla y la dorsiflexión del tobillo a medida que la extremidad oscilante se prepara para la elevación de los dedos. Luego se mueve rápidamente hacia la extremidad en bipedestación. La elevación de los dedos de la extremidad oscilante se produce cuando

el centro de presión cambia de un desplazamiento lateral a uno anterior en el pie en apoyo. ¿Por qué al inicio de la marcha el centro de presión se desplaza primero a la extremidad oscilante? Se ha planteado que ésta es una estrategia para poner al centro de gravedad en movimiento, lo que permitiría su propulsión para ayudar a crear la pérdida de equilibrio que produce el primer paso (67).

Figura 11.6. La trayectoria del centro de presióndurante el inicio de la marcha desde unabipedestación equilibrada y simétrica. Antes delmovimiento, el centro de presión se sitúa entreambos pies. (Adaptado de Mann RA., Hagy JL.,White V., Liddell D. The initiation of gait. J. BoneJoint Surg. 1979; 61-A: 232-239).

Centro de presión

EDI

BTD

Pulg

adas

¿Cuáles patrones neurales se correlacionan con estos desplazamientos del centro de presión? A medida que éste se mueve hacia atrás en dirección a la extremidad oscilante, ambas extremidades se equilibran contra el balanceo posterior con la activación de los músculos anteriores de la pierna y del muslo, el tibial anterior (TA) y el cuádriceps. Luego, la subsiguiente activación del TA origina la dorsiflexión del tobillo en bipedestación, apoyando la extremidad, a medida que el cuerpo se mueve hacia delante en preparación para la elevación de los dedos. Se activan los músculos anteriores del muslo para evitar que la rodilla se flexione a fin de que la pierna avance como una unidad. La activación de los abductores de la cadera contrarresta la inclinación lateral de la pelvis hacia el lado de la extremidad oscilante cuando ésta no sostiene el peso. Además, la activación de los peroneos estabiliza el tobillo en bipedestación. Después de la elevación de los dedos, los gemelos y los isquiotibiales de la pierna en bipedestación son empleados para impulsar el cuerpo hacia delante (66, 67). ¿Cuánto tiempo después del inicio de la marcha demora alcanzar una velocidad estable? Una condición estable se logra dentro de uno (68) a tres pasos (67, 69), dependiendo de la magnitud de la velocidad que se desea alcanzar.

EDD

Pulgadas

LA MARCHA EN ESCALAS

Comprender los requisitos sensoriales y motores asociados con el caminar en escalas es esencial para recuperar esta habilidad. Las escalas representan un riesgo importante incluso para la población sin discapacidades. El caminar por ellas es la causa del mayor porcentaje de las caídas que ocurren en lugares públicos, donde cuatro de cinco caídas suceden durante el descenso (70). Transitar en escalas es parecido a caminar sobre superficies niveladas en el aspecto en que implica movimientos alternantes recíprocos y estereotipados de las extremidades inferiores (71). Al igual que la locomoción, el traslado efectivo sobre las escalas tiene tres requisitos: la generación de fuerzas principalmente concéntricas para


impulsar el cuerpo para subir, o bien, de fuerzas excéntricas para controlar el descenso del cuerpo al bajar (progresión), mientras se controla el centro de gravedad dentro de una base de apoyo que cambia constantemente (estabilidad); y, la capacidad de adaptar las estrategias utilizadas para la progresión y la estabilidad para adecuarse a los cambios en el ambiente de la escala, como altura, ancho y la presencia o ausencia de barandas (adaptación) (72). La información sensorial es importante para controlar la posición del cuerpo en el espacio (estabilidad) y para identificar los aspectos fundamentales del entorno de la escala a fin de poder programar las estrategias motoras apropiadas (adaptación). Los investigadores han demostrado que los individuos normales cambian las estrategias motoras empleadas para transitar por escalas cuando se alteran las señales sensoriales sobre las características de ésta (70, 71). En forma similar a la marcha, se ha dividido el subir escalas en dos fases, una de bipedestación que dura aproximadamente el 64% de todo el ciclo, y una fase de balanceo que dura el 36% del ciclo. Además, cada etapa se ha subdividido para reflejar los objetivos que se deben alcanzar durante cada una de ellas.

Ascenso Durante el ascenso, la fase de bipedestación se subdivide en recepción del peso, ascenso y continuidad anterior; mientras que el balanceo se divide en las etapas de elevación y apoyo del pie. Durante la bipedestación, la recepción del peso se inicia con la parte media y frontal del pie. El ascenso se produce por la actividad de los extensores de la rodilla y del tobillo, principalmente contracciones concéntricas del vasto externo y del sóleo. El ascenso de escalas difiere de dos formas del caminar en superficies planas: (a) las fuerzas necesarias para subir son dos veces mayores a aquéllas necesarias para controlar una marcha nivelada; y (b) los extensores de la rodilla generan la mayor parte de la energía para la progresión del cuerpo durante el ascenso de escalas (72). Finalmente, durante la fase de continuidad anterior de la bipedestación, el tobillo genera fuerzas anteriores y ascendentes; sin embargo, al caminar por escalas, la fuerza de dicha articulación no es la principal fuente de poder tras la progresión. En cuanto al control del equilibrio durante el ascenso de escalas, la mayor inestabilidad se produce con la elevación contralateral de los dedos,

cuando la pierna ipsilateral recibe el peso completo del cuerpo, y las articulaciones de la cadera, rodilla y tobillo están flexionadas (72). Los objetivos de la fase de balanceo en el ascenso de escalas son similares a la marcha en terrenos planos e incluyen la elevación del pie y su apropiada colocación para que el peso pueda ser recibido por la siguiente fase de bipedestación. La elevación del pie se logra mediante la activación del tibial anterior, la dorsiflexión del pie y la activación de los isquiotibiales, que flexionan la rodilla. El recto femoral se contrae excéntricamente para invertir este movimiento en el balanceo medio. La pierna oscilante sube y avanza mediante la activación de los flexores de la cadera de la pierna oscilante y el movimiento de la pierna contralateral en bipedestación. El apoyo plantar final es controlado por los extensores de la cadera y los dorsiflexores del tobillo (72).

Descenso El subir escalas se realiza mediante las contracciones concéntricas del recto femoral, el vasto externo, el sóleo y el gemelo medial. En cambio, el descenso se logra mediante las contracciones excéntricas de estos mismos músculos, los cuales trabajan para controlar el cuerpo con relación a la fuerza de gravedad. La fase de bipedestación del descenso de escalas se subdivide en recepción del peso, continuidad anterior y control de la bajada, mientras que el balanceo comprende dos fases: oscilación de la pierna y preparación para el apoyo plantar (71, 72). La fase de recepción del peso se caracteriza por la absorción de energía en el tobillo y la rodilla mediante la contracción excéntrica del tríceps sural, el recto femoral y del vasto externo. La absorción de la energía durante esta etapa es fundamental, ya que se han registrado fuerzas que llegan a doblar el peso corporal cuando la extremidad oscilante hace el primer contacto con la escala. La activación de los gemelos antes de dicho contacto es responsable de amortiguar el aterrizaje (71). La fase de continuidad anterior refleja el movimiento progresivo del cuerpo y precede a la fase de bajada controlada de la bipedestación. El descenso del cuerpo es controlado principalmente por la contracción excéntrica del cuádriceps, y en menor grado, por la contracción excéntrica del sóleo. Durante el balanceo, la pierna oscila gracias a la activación de los flexores de la cadera. Sin


embargo, en el balanceo medio, se revierte la flexión de la cadera y de la rodilla y las tres articulaciones se extienden en preparación para el apoyo plantar. El contacto se realiza con el borde lateral del pie y se asocia con la actividad del tibial anterior y de los gemelos, previa al contacto del pie.

Adaptación de los Patrones de Marcha en Escalas a los Cambios en las Señales

Sensoriales Los investigadores han demostrado que las personas neurológicamente sanas adaptan las estrategias motoras que utilizan para subir y bajar escalas en respuesta a los cambios de la información sensorial de la actividad. De este modo, cuando los individuos normales usan grandes cuellos ortopédicos que obstruyen su visión de las escalas, se reduce la activación anticipatoria de los gemelos previa al contacto del pie. Esta actividad anticipatoria disminuye aún más cuando el individuo tiene los ojos vendados (71). En este estudio, los individuos aún efectuaban un suave aterrizaje al cambiar la estrategia de control utilizada para bajar escalas. Se movían en forma más lenta, prolongando el periodo de balanceo y utilizando la extremidad en bipedestación para controlar el aterrizaje. La elevación y el apoyo del pie son aspectos esenciales de las estrategias motoras empleadas para bajar escalas en forma segura. Una buena información visual sobre la altura de la escala es fundamental. Cuando los individuos normales usan lentes de visión borrosa y son incapaces de definir claramente el borde del peldaño, reducen la velocidad y modifican las estrategias motoras para aumentar la elevación del pie y colocarlo más atrás en el peldaño para asegurar un mayor margen de seguridad (70). De esta forma, la información del sistema visual sobre la altura del peldaño parece ser necesaria para la óptima programación de las estrategias motoras utilizadas para transitar en escalas.

OTROS TIPOS DE MOVIMIENTOS Aunque con frecuencia el movimiento es considerado solamente en relación con la marcha o la locomoción, existen muchos otros aspectos de éste que son esenciales para la independencia en las actividades de la vida diaria. La capacidad para cambiar de posiciones, sea moviéndose de sedente a bípedo, girando, levantándose de una cama o

trasladándose de una silla a otra, es una parte fundamental del movimiento. Estos distintos tipos de actividades motoras a menudo son agrupados y denominados actividades de transferencia. Reentrenar la función motora en el paciente con una deficiencia neurológica implica la recuperación de estas diversas habilidades motoras. Esto requiere el conocimiento de: (a) las características esenciales de la actividad; (b) las estrategias sensoriales y motoras que los individuos normales utilizan habitualmente para realizarla; y, (c) las adaptaciones necesarias para las cambiantes características del entorno. Todas las actividades motoras tienen en común tres requisitos esenciales: el movimiento en la dirección deseada (progresión), el control postural (estabilidad), y la capacidad para adaptarse a las cambiantes condiciones de la actividad y del entorno (adaptación). Las siguientes secciones examinan brevemente algunas investigaciones sobre estos otros aspectos de la función motora. Como se podrá observar, en comparación con la gran cantidad de investigaciones sobre la marcha normal, se han efectuado relativamente pocos estudios que analizan estos otros aspectos de la función motora.

Transferencias Las transferencias representan un importante aspecto de la función motora. No es posible caminar sin poder levantarse de una silla o de una cama. La incapacidad para cambiar de posición en forma segura e independiente representa un enorme obstáculo para la recuperación del movimiento normal. Varios investigadores han estudiado las capacidades de transferencia desde una perspectiva biomecánica. Como resultado, se sabe bastante sobre las estrategias motoras normales utilizadas por adultos neurológicamente sanos al realizar estas actividades. Sin embargo, el uso de un método biomecánico ha entregado poca información sobre las estrategias perceptivas asociadas con estas diversas actividades. Además, puesto que la mayor parte del tiempo los individuos que participan en las investigaciones se limitan a efectuar la tarea de una manera unificada, se cuenta con pocos conocimientos de las formas en que las estrategias sensoriales y motoras se modifican en respuesta a las cambiantes necesidades de la actividad y del entorno.


Sedente a Bípedo Los comportamientos sedente a bípedo (SAB) surgen de la interacción entre las características de la actividad, el individuo y de las limitaciones impuestas por el ambiente. Mientras que la biomecánica del comportamiento SAB ha sido descrita, existen muchas preguntas importantes que aún no han sido estudiadas por los investigadores del control motor. Por ejemplo, ¿de qué manera varían los movimientos implicados en el SAB como una función de la velocidad de la acción, de las características del apoyo, incluyendo la altura de la silla, la resistencia del asiento o la presencia o ausencia de apoyabrazos? Además, ¿los requisitos de la actividad varían dependiendo de la naturaleza de la acción que se realizará inmediatamente después? Es decir, ¿nos paramos en forma diferente si vamos a caminar en vez de estar de pie inmóviles? ¿Qué información perceptiva es esencial para establecer estrategias motoras efectivas al realizar el SAB? Las características esenciales de la actividad del SAB incluyen: (a) generar el suficiente torque articular necesario para levantarse (progresión); (b) asegurar la estabilidad al mover el centro de gravedad desde una base de apoyo (la silla) a una base de apoyo definida solamente por los pies (estabilidad); y (c) la capacidad de modificar las

estrategias motoras utilizadas para lograr estos objetivos dependiendo de las limitaciones ambientales, como la altura de la silla, la presencia de apoyabrazos y la suavidad de la silla (adaptación). La actividad del SAB se ha dividido en diferentes fases, sean dos, tres o cuatro, dependiendo del investigador. Cada fase posee sus propios requisitos de movimiento y estabilidad. En la Figura 11.7 se ilustra un modelo de cuatro fases de la actividad del SAB (73, 74), ésta también presenta los datos cinemáticos y EMG de un individuo normal realizando esta tarea. La primera fase, denominada traslado del peso o etapa del impulso de flexión, comienza con la generación de impulso anterior en la parte superior del cuerpo mediante la flexión del tronco. El cuerpo se encuentra bastante estable durante esta fase debido a que el centro de gravedad (CG), aunque se mueve hacia delante, aún se encuentra dentro de la base de apoyo del asiento y de los pies. La actividad muscular incluye la activación del erector espinal, el cual se contrae en forma excéntrica para controlar el movimiento anterior del tronco (73, 74). La Fase 2 comienza cuando las nalgas dejan el asiento e implica el traslado del impulso de la mitad superior a todo el cuerpo, permitiendo la elevación corporal (74). Implica un movimiento

Figura 11.7. Diagrama de las cuatro fases delmovimiento sedente a bípedo, se muestran lospatrones cinemáticos y EMG asociados con cadafase. (Adaptado de Milington PJ., MyklebustBM., Shambes GM. Biomechanical analysis ofthe sit-to-stand motion in elderly persons. Arch.Phys. Med. Rehabil. 1992; 73: 609-617).


tanto horizontal como vertical y es considerada una fase de transición esencial. Los requisitos de estabilidad son precisos ya que es durante esta etapa que el CG corporal se traslada desde la base de apoyo de la silla a la de los pies. El cuerpo está inherentemente inestable durante este periodo ya que el CG se localiza lejos del centro de fuerza. Gracias a que el cuerpo ha desarrollado el impulso antes del despegue, la elevación vertical del cuerpo puede lograrse con poca fuerza muscular de las extremidades inferiores (74). La actividad muscular en esta fase se caracteriza por la coactivación de los extensores de la cadera y de la rodilla, como se puede apreciar en la Figura 11.7. La fase 3 de la actividad del SAB se denomina fase de despegue o de extensión, y se caracteriza por la extensión de las caderas y rodillas. El objetivo de esta etapa es principalmente mover el cuerpo en forma vertical; los requisitos de estabilidad son menores que en la fase 2 puesto que el CG se encuentra dentro de la base de apoyo de los pies (74). La fase final del SAB es la fase de estabilización y corresponde al periodo que sigue a la extensión completa, cuando se concluye el movimiento que depende de la actividad y se logra la estabilidad corporal en una posición vertical. El SAB requiere la generación de fuerzas propulsoras en dirección horizontal y vertical. No obstante, la fuerza propulsora horizontal responsable de mover el CG anterior sobre la base de apoyo del pie debe cambiar a un impulso de control para detener el cuerpo. El control del impulso horizontal comienza incluso antes del despegue del asiento. Así, parece existir una relación preprogramada entre la generación y el control de las fuerzas para la actividad del SAB. Sin esta coordinación entre las fuerzas propulsoras y de control, la persona podría caer fácilmente hacia delante adoptando la posición vertical. El desplazamiento horizontal del CG parece ser constante a pesar de los cambios en la velocidad del SAB (73). Regular la trayectoria horizontal del CG es probablemente la característica invariable que se controla en el SAB para asegurar la mantención de la inestabilidad durante la elevación vertical del cuerpo. Esta estrategia podría ser considerada como una estrategia de transferencia del impulso y su uso requiere (a) una fuerza y coordinación adecuada para generar el movimiento de la parte superior del cuerpo antes del despegue; (b) la capacidad de contraer excéntricamente los músculos del tronco y

de las caderas, a fin de aplicar las fuerzas de control para disminuir la velocidad de la trayectoria horizontal del CG; y (c) la contracción concéntrica de los músculos de cadera y rodilla para generar las fuerzas propulsoras verticales que levantan el cuerpo (74). Lograr el SAB usando una estrategia de transferencia del impulso requiere un equilibrio entre los requisitos de estabilidad y los de fuerza. La generación y transferencia del impulso entre la mitad superior y todo el cuerpo reduce el requisito de fuerza de las extremidades inferiores debido a que el cuerpo ya está en movimiento cuando comienza a levantarse. Por otra parte, el cuerpo se encuentra en una precario estado de equilibrio durante la etapa de transición cuando se transfiere el impulso. Una estrategia alternativa que asegura una mayor estabilidad pero que requiere una mayor cantidad de fuerza para lograr el despegue implica la suficiente flexión del tronco para colocar el CG dentro de la base de apoyo de los pies antes del despegue. Sin embargo, el cuerpo no posee impulso alguno en el momento del despegue. Esta estrategia ha sido denominada estrategia del impulso cero y necesita la generación de fuerzas mayores en las extremidades inferiores a fin de que el cuerpo adopte una posición vertical (74). Otra estrategia común utilizada por muchos adultos mayores y por personas con deficiencias neurológicas implica el uso de apoyabrazos para ayudar al SAB. El uso de los brazos contribuye a lograr los requisitos de estabilidad y de generación de fuerza de esta actividad. Comprender las diferentes estrategias que pueden utilizarse para lograr el SAB, incluyendo el equilibrio entre la fuerza y la estabilidad, ayudará al terapeuta a reentrenar este comportamiento en el paciente con trastorno neurológico. Por ejemplo, la estrategia del impulso cero puede ser más apropiada para el paciente con una patología cerebelosa que no tiene dificultades con la generación de fuerza, pero que tiene un problema grave con el control de la estabilidad. Por otra parte, el paciente con hemiparesia, que es muy débil, puede necesitar depender más de la estrategia del impulso para alcanzar la posición vertical. La persona anciana débil que es frágil e inestable puede necesitar depender de apoyabrazos para realizar el SAB.

Supino a Bípedo La capacidad para tomar una posición bípeda desde supino es un hito importante en las


habilidades motoras. Esta facultad se enseña a diversos tipos de personas con deficiencias neurológicas, desde niños pequeños con discapacidades de desarrollo que aprenden a pararse y a caminar por primera vez, a personas ancianas débiles propensas a caer. Las estrategias motoras utilizadas por individuos normales que se mueven de supino a bípedo han sido analizadas por una cantidad de investigadores. Una importante pregunta teórica tratada por ellos se relaciona con la posibilidad de que ponerse de pie desde una posición supina sigue un desarrollo progresivo, y si a la edad de 4 o 5 años surge la forma madura, o adulta, y permanece a través de la vida (75). Los investigadores han estudiado las estrategias motoras supinas a bípedas en niños, de 4 a 7 años, y en adultos jóvenes, de 20 a 35 años (76). Descubrieron que mientras existía una leve tendencia hacia estrategias específicas a la edad para moverse de supino a bípedo, también había una gran variabilidad entre individuos de la misma edad. Sus hallazgos no parecen apoyar la tradicional suposición de un único patrón supino a bípedo maduro, el cual surge después de los 5 años. En la Figura 11.8 se ilustran las tres estrategias motoras más comunes para moverse de supino a bípedo. Al analizar los métodos utilizados, el cuerpo se divide en tres componentes, extremidades superiores, extremidades inferiores y eje, que incluye el tronco y la cabeza. Luego se

describen las estrategias motoras con relación a las diversas combinaciones de patrones motores dentro de cada uno de estos segmentos. La investigación en adultos jóvenes sugiere que el patrón más común usado implica el uso de patrones motores simétricos del tronco y extremidades y el uso de una posición en cuclillas asimétrica para alcanzar la posición vertical (Fig. 11.8A). Sin embargo, sólo un cuarto de los individuos estudiados usaba esta estrategia. El segundo patrón motor más común implicó una posición en cuclillas asimétrica al levantarse (11.8B), mientras que la tercera estrategia más frecuente involucró el uso asimétrico de las extremidades superiores, una rotación parcial del tronco y la obtención de la bipedestación usando una posición de caballero (11.8C). Estudios adicionales han descrito los patrones motores usados para ponerse de pie desde supino en adultos de mediana edad, de 30 a 39 años, y han encontrado algunas diferencias en las estrategias motoras en comparación con los adultos más jóvenes (77). Además, este estudio observó el efecto de los niveles de actividad física en las estrategias usadas para levantarse. Los resultados descubrieron que las estrategias utilizadas para levantarse son influidas por los factores del estilo de vida, incluyendo el nivel de actividad física. Probablemente muchos factores contribuyen a determinar el tipo de estrategia motora empleada para moverse de supino a bípedo. En forma

Figura 11.8. Las tres estrategias motoras más comunes identificadas entre adultos jóvenes para moverse desupino a bípedo. (Adaptado de VanSant AF. Rising from a supine position to erect stance: description of adultmovement and a developmental hypothesis. Phys. Ther. 1988; 68: 185-192.)


Figura 11.9. La estrategia motora más comúnutilizada por adultos jóvenes para levantarse deuna cama. (Adaptado de FordSmith CD., VanSantAF. Age differences in movement patterns used torise from a bed in subjects in the third throughfifth decades of age. Phys. The. 1992; 73: 305.)

habitual, la maduración del sistema nervioso, en especial de las reacciones de enderezamiento cuello sobre cuerpo y cuerpo sobre cuerpo, era considerada el factor más importantes que afecta la aparición de una estrategia madura de supino a bípedo desde el punto de vista del desarrollo. No obstante, un cambio de la rotación asimétrica a una estrategia abdominal simétrica puede limitarse por la capacidad de generar la suficiente fuerza del abdomen y de los flexores de la cadera. Los cambios del desarrollo en el movimiento de supino a bípedo son tratados posteriormente en el capítulo sobre los aspectos del movimiento relacionados con la edad. LEVANTARSE DE UNA CAMA Con frecuencia, los médicos son solicitados para ayudar a los pacientes a reaprender la actividad de levantarse de una cama. En los textos terapéuticos sobre reentrenamiento del control motor en el paciente con deficiencias neurológicas, se sugiere a los terapeutas que enseñen a los pacientes a moverse desde supino a decúbito lateral, luego a impulsarse a una posición sedente y desde ahí, a ponerse de pie. Estas instrucciones se basan en la suposición de que este patrón representa el que se emplea normalmente para levantarse de una cama (78, 79). Para probar estas suposiciones, los investigadores examinaron los patrones motores usados por adultos jóvenes para levantarse de una cama (80, 81). Estos estudios informan que los patrones motores utilizados por personas normales para levantarse de una cama son extremadamente variables. Se encontraron ochenta y nueve patrones en 60 individuos. De hecho, ninguno utilizó la misma estrategia en forma sistemática en 10 pruebas de levantarse de una cama. La Figura 11.9 muestra una de las estrategias más comunes utilizadas por adultos jóvenes para levantarse de una cama. Los componentes esenciales de la estrategia incluyen impulsarse con los brazos (o aferrarse el lado de la cama y entonces impulsarse con los brazos), flexionar de la cabeza o del tronco, empujándose a una posición sedente parcial, girar y levantarse a la bipedestación. Otra estrategia común encontrada fue un patrón de impulso con los brazos, girando en forma lateral y llegando a una posición sedente simétrica antes de levantarse. Mientras los autores de este estudio no han establecido específicamente las características


Figura 11.10. La estrategia motora más común utilizada por adultos jóvenes al girar de supino a prono.(Adaptado de Richter RR., VanSant AF., Newton RA. Description of adult rolling movements and hypothesisof developmental sequences. Phys. Ther. 1989; 69: 63-71.)

Patrón del brazo •

Patrón cabeza-tronco •

Patrón de la pierna •

Elevación y recepción sobre el nivel del hombro Guía de la cintura escapular Elevación unilateral

esenciales de esta actividad, su similitud con la actividad del SAB sugiere que comparten las mismas propiedades constantes. Estas incluyen (a) la necesidad de generar un impulso para mover el cuerpo a una posición vertical; (b) los requisitos de estabilidad para controlar el centro de gravedad a medida que cambia de dentro de la base de apoyo definida por el cuerpo horizontal a aquella definida por las nalgas y los pies, y finalmente a una determinada solamente por los pies; y (c) la capacidad de adaptar la forma de moverse a las características del ambiente. Para tratar de comprender mejor por qué las personas se mueven de determinada forma y en preparación para entender por qué los pacientes se mueven de cierta manera, puede ser útil reexaminar las descripciones de las estrategias motoras utilizadas para levantarse de una cama en vista de estas características esenciales de la actividad. Al hacerlo, puede ser posible determinar las características comunes entre las diversas estrategias que son efectivas en satisfacer los requisitos constantes de la actividad. También podría ser posible examinar algunas compensaciones entre los requisitos del movimiento y de la estabilidad en las diferentes estrategias. Por ejemplo, en la estrategia B ¿el movimiento se logra con mayor eficacia a costa de la estabilidad? Por otra parte, el patrón C puede requerir más fuerza para mantener el cuerpo en movimiento, pero la

estabilidad puede ser inherentemente mayor. Esta investigación demuestra la enorme variabilidad de estrategias motoras usadas por individuos neurológicamente sanos. Sugiere la importancia de ayudar a los pacientes con deficiencias neurológicas a aprender una variedad de métodos para levantarse de la cama.

Girar

Girar es una parte importante de las habilidades motoras sobre la cama y una parte esencial de muchas otras actividades como levantarse de una cama (82). Las estrategias motoras usadas por adultos sanos para girar de supino a prono son muy variables. La Figura 11.10 muestra uno de los patrones motores más comunes usados por adultos para girar de supino a prono (82). Las características esenciales de esta estrategia incluyen un patrón de brazos de elevación a recepción, donde la cintura escapular inicia el movimiento de la cabeza y del tronco, y una elevación unilateral de la pierna. Una suposición común en la literatura terapéutica es que la rotación entre los hombros y la pelvis es una característica invariable de los patrones giratorios usados por adultos normales (79); sin embargo, en este estudio, muchos de los adultos evaluados no mostraron este patrón. En forma similar a los hallazgos de análisis sobre el


levantarse de una cama, la gran variabilidad usada por los individuos normales para moverse de supino a prono sugiere que los terapeutas pueden tener una mayor libertad para reentrenar las estrategias motoras usadas por pacientes con deficiencias neurológicas. Claramente, no existe UNA forma correcta de realizar este movimiento.

RESUMEN

1. Existen tres requisitos principales para una locomoción efectiva: (a) progresión, definida como la capacidad de generar un patrón locomotor básico que pueda mover el cuerpo en la dirección deseada, (b) estabilidad, es decir, la capacidad para sostener y controlar el cuerpo en relación con la gravedad, y (c) adaptabilidad, especificada como la capacidad de adaptar la marcha para satisfacer los objetivos del individuo y las exigencias del ambiente.

2. La locomoción normal corresponde a una marcha bípeda en la que las extremidades se mueven en una relación de alternancia simétrica. La marcha se divide en una fase de bipedestación y una de balanceo, cada una posee sus propios requisitos inherentes.

3. Durante la fase de bipedestación de la marcha, las fuerzas horizontales se generan en relación con la superficie de apoyo para mover el cuerpo en la dirección deseada (progresión), mientras que las fuerzas verticales sostienen la masa del cuerpo en contra de la gravedad (estabilidad). Además, las estrategias utilizadas para alcanzar tanto la progresión como la estabilidad deben ser flexibles a fin de adaptarse a los cambios de velocidad, dirección o a alteraciones en la superficie de apoyo (adaptación).

4. Los objetivos que deben alcanzarse durante la fase de balanceo de la marcha incluyen el avance de la pierna oscilante (progresión) y la reposición de la extremidad que se prepara para recibir el peso (estabilidad). Tanto los objetivos de progresión como los de estabilidad necesitan la suficiente elevación del pie, para que los dedos no se arrastren por la superficie de apoyo durante el balanceo. Además, las estrategias empleadas durante la fase de balanceo de la marcha deben ser bastante flexibles para permitir que el pie oscilante eluda cualquier obstáculo en su

camino (adaptación). 5. Con frecuencia, la marcha se describe en

relación con parámetros de distancia temporal como velocidad, longitud del paso, frecuencia del paso (denominada cadencia) y longitud de la pisada. Además, la marcha se explica con referencia a cambios en los ángulos articulares (cinemática), patrones de activación muscular (EMG) y a fuerzas utilizadas para controlar la marcha (cinética).

6. Muchos elementos neurales y no neurales trabajan en conjunto en el control de la marcha. Aunque los generadores de patrones medulares son capaces de producir patrones locomotores estereotipados y de realizar ciertas funciones adaptativas, las vías descendentes de los centros superiores y el feedback sensorial de la periferia permiten la rica variación de los patrones locomotores y la adaptabilidad a las condiciones de la actividad y del ambiente.

7. Uno de los requisitos de la locomoción normal es la capacidad de adaptar la marcha a un conjunto muy variable de entornos y esto implica el uso de la información sensorial de todos los sentidos en forma tanto reactiva como proactiva.

8. Una parte importante del control de la locomoción es la estabilización de la cabeza, debido a que contiene dos de los sensores más importantes para el control del movimiento: los sistemas vestibular y visual. En los adultos neurológicamente sanos, la cabeza se estabiliza con gran precisión, permitiendo que la mirada se estabilice mediante el reflejo vestíbulo-ocular.

9. El caminar en escaleras es similar a transitar en superficies niveladas por el hecho de que implica movimientos alternantes recíprocos y estereotipados de las extremidades inferiores y posee tres requisitos: la generación de fuerzas fundamentalmente concéntricas, para impulsar el cuerpo al ascenso, o de fuerzas excéntricas para controlar el descenso del cuerpo al bajar (progresión), mientras se controla el centro de gravedad dentro de una base de apoyo que cambia constantemente (estabilidad); y la capacidad de adaptar las estrategias usadas para la progresión y la estabilidad para acomodarse a los cambios en el ambiente de la escalera, como la altura, ancho y la presencia o ausencia de barandas (adaptación).

10. Aunque el movimiento con frecuencia es considerado con relación a la marcha, muchos


otros aspectos del movimiento son esenciales para la independencia. Estos incluyen la capacidad de moverse de sedente a bípedo, girar, levantarse de una cama o moverse de una silla a otra. Estas habilidades son denominadas actividades de transferencia.

11. Las actividades de transferencia son similares a la locomoción en el hecho de que comparten requisitos comunes de la actividad: el movimiento en la dirección deseada (progresión), el control postural (estabilidad) y la capacidad de adaptarse a las cambiantes condiciones de la actividad y del ambiente (adaptación). Los investigadores han

descubierto una gran variabilidad en los tipos de estrategias motoras utilizadas por adultos jóvenes neurológicamente sanos al realizar actividades de transferencia.

12. La comprensión de los requisitos de estabilidad y fuerza de los distintos tipos de estrategias usadas para realizar las actividades de transferencia tiene importantes implicancias en el reentrenamiento de estas habilidades en pacientes con deficiencias neurológicas con diferentes tipos de limitaciones motoras.

Captulo11-Controldelmovimientonormal

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