Pier-Giorgio ZANONE

1
Pratiques éducatives et transmission des
habiletés motrices

• Pier-Giorgio ZANONE

http//www.lapma.ups-tlse.fr
2
Plan

• Degrés de liberté
• Synergies
• Degrés de liberté et apprentissage
• Coordination et apprentissage

3
Degrés de liberté

• 6 transformations géométriques indépendantes
  translations et rotations autour d'axes fixes
  dans les trois directions d'une base liée à notre
  espace à 3 dimensions.
• Rx roulis (roll)
• Ry tangage (pitch)
• Rz lacet (yaw)

4
Degrés de liberté

• Degré de liberté paramètre  libre  pour
  spécifier létat dun système

5
Degrés de liberté

• Degré de liberté paramètre  libre  pour
  spécifier létat dun système
•  
• le nombre d'éléments indépendants entrant dans
  l'estimation statistique ( n ? 1)

6
Degrés de liberté

• Le bras a 7 degrés de liberté
• Mais si la main est fixée ?
• Réduction des degrés de liberté
• Mais mouvement toujours possible
• Redondance de degrés de liberté

7
Degrés de liberté

• Nicholaï A. Bernstein (1896-1966)
• Physiologiste et biomécanicien russe
• Les références classiques
• On construction of movements (1947)
• The co-ordination and regulation of movement
  (1966)

8
Degrés de liberté
Le problème du contrôle du mouvement la
maîtrise de la redondance des degrés de liberté
9
Degrés de liberté

• Nombre de degrés de liberté
• 26 x 109
• 2600
• 26
• 7

10
La synergie

• In order for the higher levels of the CNS to
  organize motor acts within a required time, it
  is necessary that the number of controlled
  parameters be not too large, and the
  afferentation ... not too great. This is
  achieved by the so-called synergies.
• Each synergy is associated with certain peculiar
  connections imposed on some muscle groups,
  dividing them into a small number of related
  groups. Due to this, it is sufficient to control
  a small number of parameters, even though the
  number of muscles participating into the movement
  may be large
• Studies in the biodynamics of walking, running,
  and jumping (1940).

11
La synergie

• Notion neuro-biomécanique
• Réduction des degrés de liberté à contrôler
• structures coordinatives (Kugler, Turvey,
  Kelso, 1980) flexible, faible couplage, adhoc
• dynamique de coordination (Schöner Kelso,
  1985) transitions entre patrons

12
Lapprentissage selon Bernstein

• Le problème du débutant est de gérer la
  redondance des degrés de liberté
• Dans un premier temps, le débutant gèle la
  plupart des degrés de liberté et réalise la tâche
  avec les degrés de liberté résiduels
• Dans un second temps, le sujet  libère  les
  degrés de liberté et les intègre dans une
  synergie
• Freezing and freeing degrees of freedom
• Free(z)ing

13
Free(z)ing
Débutants
Experts
Arutyunyan, Gurfinkel Mirskii (1968)
14
Free(z)ing

• Signature au tableau noir, réalisée avec la main
  dominante ou avec la main non
  dominante
• Analyse des corrélations entre les déplacements
  verticaux
• du stylo et du poignet,
• du poignet et du coude,
• du coude et de lépaule

Newell van Emmerik (1989)
15
Free(z)ing
Newell van Emmerik (1989)
16
Free(z)ing
Vereijken, van Emmerik, Whiting Newell (1992)
17
Free(z)ing
18
Free(z)ing

• Débutants
• Ampl ?, freq ?, Variabilité ?
• Corrélation ?
• ? Freezing
• Débrouillés
• Ampl ?, freq ?, Variabilité ?
• Corrélation ?
• ? Freeing
• Experts
• Ampl et freq de la machine
• Corrélation ?
• ? Forçage

Pendule inversé Pendule Pendule forcé
Vereijken (1991)
19
Free(z)ing
Temprado, Della-Grasta, Farrell Laurent (1997)
20
Free(z)ing

• Pattern A, all three joint pairs coupled
  in-phase ().
• Pattern B, elbow-wrist and shoulder-elbow
  in-phase, shoulder-wrist out-of-phase (-).
• Pattern C, only elbow-wrist in-phase (--).

21
Free(z)ing

• Adaptation posturale à des mouvements périodiques
  antéro-postérieurs du sol

Amplitude
Centre de pression
Ko, Challis Newell(1997)
22
Free(z)ing
Cross-corrélation
Phase relative
23
Ou plus ?
Rayleigh van der Pol freine
tôt freine tard amort. négatif
amort. positif débutants ? experts
Nourrit, Delignières, Deschamps, Caillou,
Lauriot (2003)
24
Ou plus ?