La coordinación ojo-mano (también conocida como coordinación mano-ojo ) es el control motor coordinado del movimiento ocular con el movimiento de la mano y el procesamiento de información visual para guiar el alcance y el agarre junto con el uso de la propiocepción de las manos para guiar los ojos, una Modalidad de integración multisensorial . La coordinación ojo-mano se ha estudiado en actividades tan diversas como el movimiento de objetos sólidos como bloques de madera, tiro con arco, actuaciones deportivas, lectura de música , juegos de ordenador, mecanografía e incluso preparación de té. Forma parte de los mecanismos de realización de las tareas cotidianas; en su ausencia, la mayoría de las personas no serían capaces de realizar ni siquiera la más simple de las acciones, como coger un libro de una mesa.
La hipótesis ojo-extremidad anterior (EF) sugiere que el sistema visual de los primates cambió en paralelo con la especialización de la mano a través de un mecanismo evolutivo común. El resultado final fue una percepción precisa de la profundidad, velocidad y exactitud de la mano al agarrar.
Los primates, incluidos los humanos, tienen ojos dirigidos hacia adelante. Los primates también tienen un quiasma óptico (OC), con un 45 por ciento formado por nervios no cruzados. [ cita necesaria ] La idea tradicional es que dicha visión se combina con una binocularidad de alto grado para promover una visión profunda. [1] Pero un artículo general en Brain, Behavior and Evolution [2] presenta una nueva hipótesis entre el ojo y las extremidades anteriores (hipótesis EF) de que la arquitectura neuronal del sistema visual de los primates evolucionó para un propósito totalmente diferente. La hipótesis EF postula que tiene valor selectivo tener vías neuronales cortas entre áreas del cerebro que reciben información visual sobre la mano y los núcleos motores que controlan la coordinación de la mano. El corazón de la hipótesis EF es que la transformación evolutiva en OC afectará la longitud de estas vías neuronales.
Una forma de probar la hipótesis es comparar la precisión y velocidad de, por ejemplo, la mano izquierda al realizar tareas en el campo de visión izquierdo y derecho respectivamente. Se han llevado a cabo varios experimentos de este tipo. Aunque no se hicieron principalmente para probar la hipótesis EF, los resultados están claramente de acuerdo con la hipótesis: una mayor precisión y velocidad siempre que la mano trabaje en el campo de visión ipsilateral. [3] Berlucchi et al. [4] cree que las reacciones de la mano a los estímulos visuales que se presentan en el campo de visión ipsilateral se integran en el hemisferio contralateral, lo que resulta en menos sinapsis para que pasen las señales, lo que resulta en habilidades motoras más rápidas que con estímulos visuales presentados en contra. lateralmente.
Los primates y felinos utilizan hábilmente sus extremidades anteriores bajo la supervisión del ojo. Los primates y felinos tienen una alta proporción de proyecciones retinianas (IRP) ipsilaterales (45% respectivamente 30% IRP) [ aclaración necesaria ] . El hecho de que los cocodrilos, la mayoría de las aves y los peces carezcan de IRP también se adapta a la hipótesis EF. [5] Por razones anatómicas/funcionales, los cocodrilos, las aves y los peces tienen poco uso de la extremidad anterior en su espacio frontal.
La rana africana Xenopus laevis sólo tiene proyecciones cruzadas antes de la metamorfosis, posteriormente desarrolla visión binocular y extremidades anteriores con garras. Xenopus laevis utiliza sus garras cuando atrapa presas situadas delante de la rana. Los delfines carecen de IRP, lo cual es consistente con la hipótesis porque la extremidad anterior del delfín (la aleta pectoral) se usa sólo lateralmente. Entre los marsupiales, tres especies trepadoras de árboles tienen una alta proporción de IRP. Vombater (Vombatidae), tiene muy poco IRP, lo cual concuerda con la hipótesis EF ya que es un herbívoro terrestre. Ese tipo de búsqueda reduce la necesidad de un excelente control visual del antepié. Los otros marsupiales se encuentran entre estos extremos. [5]
La hipótesis EF ofrece nuevas perspectivas sobre la evolución humana. Un excelente control ojo-mano es una característica típica de los primates. [1] [5] La evidencia fósil sugiere que los primeros primates reales aparecieron hace unos 55 millones de años. Incluso entonces, la mano parece haber estado especializada en agarrar. Los primeros ancestros de los primates pueden haber desarrollado este agarre especial para recuperar y comer flores, néctar y hojas en las ramas distales de los árboles. [6] Bloch y Boyer afirman que la capacidad de agarre de la mano evolucionó antes de la especialización visual de los primates. [6] La hipótesis EF, por el contrario, indica que el sistema de visión de los primates evolucionó en paralelo con la especialización de la mano a través de un mecanismo evolutivo común. En principio, un aumento de la PIR tiene un valor selectivo en animales que utilizan regularmente el miembro anterior en el campo visual frontal. [7]
Los neurocientíficos han investigado exhaustivamente el comportamiento de la mirada humana y han observado que el uso de la mirada es muy específico para una tarea, [8] pero que los humanos normalmente exhiben un control proactivo para guiar su movimiento. Por lo general, los ojos se fijan en un objetivo antes de que las manos se utilicen para realizar un movimiento, lo que indica que los ojos proporcionan información espacial a las manos. [9] La duración que los ojos parecen fijarse en un objetivo para un movimiento de la mano varía; a veces los ojos permanecen fijos hasta que se completa una tarea. Otras veces, los ojos parecen explorar otros objetos de interés incluso antes de que la mano agarre y manipule el objeto.
Cuando se utilizan los ojos y las manos para ejercicios básicos, los ojos generalmente dirigen el movimiento de las manos hacia los objetivos. [10] Además, los ojos proporcionan información inicial del objeto, incluido su tamaño, forma y posiblemente sitios de agarre para juzgar la fuerza que las yemas de los dedos deben ejercer para realizar una tarea.
Para tareas secuenciales, el movimiento de la mirada ocurre durante eventos cinemáticos importantes, como cambiar la dirección de un movimiento o al pasar por puntos de referencia percibidos. [11] Esto está relacionado con la naturaleza de los ojos orientada a la búsqueda de tareas y su relación con la planificación del movimiento de las manos y los errores entre la salida de la señal motora y las consecuencias percibidas por los ojos y otros sentidos que pueden usarse para el movimiento correctivo. . Los ojos tienen una tendencia a "volver a fijarse" en un objetivo para refrescar la memoria de su forma, o a actualizarse ante cambios en su forma o geometría en tareas de dibujo que implican la relación de información visual y movimiento de la mano para producir una copia de lo que fue. percibido. [12] En tareas de alta precisión, cuando se actúa sobre mayores cantidades de estímulos visuales, el tiempo que lleva planificar y ejecutar el movimiento aumenta linealmente, según la ley de Fitts . [13]
Los seres humanos tienen la capacidad de dirigir el movimiento de los ojos hacia la mano sin visión, utilizando el sentido de propiocepción , con sólo errores menores relacionados con el conocimiento interno de la posición de las extremidades. [14] Se ha demostrado que la propiocepción de las extremidades, tanto en el movimiento activo como en el pasivo, produce sobrepasos sacádicos cuando se utilizan las manos para guiar el movimiento ocular. En experimentos, estos excesos resultan del control de las sacudidas oculares más que del movimiento previo de las manos. [ cita necesaria ] Esto implica que la propiocepción basada en las extremidades es capaz de transformarse en coordenadas motoras oculares para guiar las sacádicas oculares, lo que permite la guía de las sacádicas con las manos y los pies. [ cita necesaria ]
Se ha descubierto que numerosos trastornos, enfermedades y deficiencias provocan una alteración de la coordinación ojo-mano, debido a daños en el cerebro mismo, a la degeneración del cerebro debido a una enfermedad o al envejecimiento, o a una aparente incapacidad para coordinar los sentidos por completo.
Se han demostrado alteraciones en la coordinación ojo-mano en adultos mayores, especialmente durante movimientos precisos y de alta velocidad. Esto se ha atribuido a la degeneración general de la corteza, lo que resulta en una pérdida de la capacidad de calcular información visual y relacionarla con los movimientos de la mano. [15] Sin embargo, si bien los adultos mayores tienden a dedicar más tiempo a este tipo de tareas, aún pueden seguir siendo tan precisos como los adultos más jóvenes, pero solo si se dedica tiempo adicional. [ cita necesaria ]
El síndrome de Bálint se caracteriza por una falta total de coordinación ojo-mano y se ha demostrado que ocurre de forma aislada a la ataxia óptica. [16] Es una afección psicológica poco común que resulta con mayor frecuencia de un daño bilateral a la corteza parietooccipital superior. [17] Una de las causas más comunes son los accidentes cerebrovasculares, pero los tumores, los traumatismos y la enfermedad de Alzheimer también pueden causar daños. Los pacientes con síndrome de Balint pueden sufrir tres componentes principales: apraxia óptica, ataxia óptica y simultanagnosia. [18] La simultanagnosia ocurre cuando los pacientes tienen dificultad para percibir más de un objeto a la vez. [17] Ha habido tres enfoques diferentes para la rehabilitación. El primer enfoque es el adaptativo o funcional; Implica tareas funcionales que utilizan las fortalezas y habilidades del paciente. El segundo enfoque es un enfoque curativo e implica la restauración del sistema nervioso central dañado mediante el entrenamiento de habilidades de percepción. El último enfoque es un enfoque multicontexto e implica practicar una estrategia específica en un entorno múltiple con tareas variadas y demandas de movimiento, junto con tareas de autoconciencia. [19]
La apraxia óptica es una afección que resulta de la incapacidad total de una persona para coordinar los movimientos de los ojos y las manos. Aunque similar a la ataxia óptica, sus efectos son más graves y no necesariamente provienen de un daño al cerebro, sino que pueden surgir de defectos genéticos o degeneración de los tejidos. [ cita necesaria ]
La ataxia óptica o ataxia visomotora es un problema clínico asociado con daño a la corteza occipital-parietal en humanos, lo que resulta en una falta de coordinación entre los ojos y la mano. Puede afectar a una o ambas manos y puede estar presente en parte del campo visual o en todo el campo visual. [20] A menudo se ha considerado que la ataxia óptica es un deterioro de alto nivel de la coordinación mano-ojo resultante de una cascada de fallas en las transformaciones sensoriales a motoras en la corteza parietal posterior. La percepción visual, nombrar y leer todavía son posibles, pero la información visual no puede dirigir los movimientos motores de la mano. [20] La ataxia óptica se ha confundido a menudo con el síndrome de Balint, pero investigaciones recientes han demostrado que la ataxia óptica puede ocurrir independientemente del síndrome de Balint. [16] Los pacientes con ataxia óptica generalmente tienen problemas para alcanzar objetos visuales en el lado del mundo opuesto al lado del daño cerebral. A menudo, estos problemas son relativos a la dirección actual de la mirada y parecen reasignarse junto con los cambios en la dirección de la mirada. Algunos pacientes con daños en la corteza parietal muestran "alcance magnético": un problema en el que los alcances parecen atraídos hacia la dirección de la mirada, incluso cuando ésta se desvía del objeto deseado. [ cita necesaria ]
Se ha observado que los adultos con enfermedad de Parkinson muestran las mismas deficiencias que se encuentran en el envejecimiento normal, sólo que en un grado más extremo, además de una pérdida de control de las funciones motoras según los síntomas normales de la enfermedad. [15] Es un trastorno del movimiento y ocurre cuando hay degeneración de las neuronas dopaminérgicas que conectan la sustancia negra con el núcleo caudado. Los síntomas principales de un paciente incluyen rigidez muscular, lentitud de movimiento, temblor en reposo e inestabilidad postural. [21] Se ha demostrado que la capacidad de planificar y aprender de la experiencia permite a los adultos con Parkinson mejorar los tiempos, pero solo en condiciones en las que usan medicamentos para combatir los efectos del Parkinson. A algunos pacientes se les administra L-DOPA, un precursor de la dopamina. Es capaz de cruzar la barrera hematoencefálica y luego es captado por las neuronas dopaminérgicas y luego convertido en dopamina. [21]
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