tratto da: 2020mag.com -
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In Major League la palla veloce è sempre più verso le 100 miglia all'ora. In che modo un battitore è in grado di colpire una palla viaggiando più velocemente della capacità dell'occhio di seguirla? La risposta sta nella capacità della retina di segnalare al cervello di anticipare il futuro, o nella codifica predittiva del movimento.
Innanzitutto, consideriamo il tempo e la distanza. Il monte di lancio si trova a 60,5 piedi da casa base. Una palla che viaggia a 100 mph coprirà quella distanza in 375-400 millisecondi (ms), meno di mezzo secondo. Un battito di ciglia dura da 300 a 400 ms, quindi se il battitore sbatte le palpebre quando viene rilasciato il lancio, potrebbe anche non vedere la palla che lo supera!
Successivamente, un lampo di luce evoca l'attività neurale nel cervello con un ritardo di 30-100 ms e il tempo di reazione per girare la mazza è di 100-200 ms. La combinazione dei punti medi di questi intervalli, rispettivamente 65 e 150, lascia appena un quarto di secondo al battitore per determinare esattamente dove si trovi la palla, e questo se non batte le palpebre. Tuttavia, è possibile colpire palle veloci da 100 mph. È pura fortuna?
I ricercatori della School of Medicine dell'Università di Washington potrebbero avere la risposta. Il team ha osservato come il movimento veniva elaborato dai circuiti cellulari nella retina. I circuiti su cui i ricercatori si sono concentrati sono composti dai coni dei fotorecettori sensibili alla luce; uno strato intermedio di cellule, chiamate cellule bipolari, e cellule gangliari che raccolgono segnali dalle cellule bipolari e trasmettono questi segnali al cervello.
Centinaia di cellule fotorecettrici si connettono a dozzine di cellule bipolari che, a loro volta, si connettono alle cellule gangliari. Una singola cellula gangliare deve estrarre informazioni sul movimento da questi segnali e trasmettere tali informazioni alle regioni cerebrali che elaborano il movimento.
Il team ha analizzato i segnali per vedere se le cellule gangliari stavano generando una codifica predittiva del movimento, schemi che riflettono informazioni che potrebbero essere utilizzate per prevedere il movimento futuro di un oggetto.
I picchi registrati provenienti dalla cellula gangliare in risposta a un oggetto in movimento, come una palla da baseball, hanno permesso ai ricercatori di calcolare quante informazioni contengono i picchi su dove è probabile che si trovi la palla in futuro.
Per valutare l'efficacia con cui le cellule trasmettevano informazioni predittive, i ricercatori hanno confrontato le prestazioni delle cellule gangliari con i programmi per computer creati per risolvere questo tipo di problema. Hanno scoperto che le cellule gangliari erano efficaci nel trasmettere queste informazioni predittive quasi quanto i migliori programmi per computer.
Quando una cellula bipolare viene eccitata dai segnali delle sue cellule fotorecettrici, oltre a inviare un segnale alla cellula gangliare, stimola le cellule bipolari vicine.
Se anche le cellule vicine ricevono segnali dalle loro cellule fotorecettrici, è più probabile che inviino un segnale forte alla cellula gangliare. In questo modo, mentre un oggetto in movimento passa sopra il campo visivo, l'informazione su quel movimento scorre attraverso la rete di cellule bipolari.
La cellula gangliare alla fine raccoglie le informazioni in arrivo dalle cellule bipolari e le codifica in segnali che forniscono al cervello informazioni sul movimento dell'oggetto. Con le informazioni provenienti da molte migliaia di queste cellule gangliari sul percorso dell'oggetto, il cervello può quindi prevedere rapidamente la sua traiettoria.
Ma non c'è solo l'occhio interessato.
In uno studio pubblicato il 27 giugno di quest'anno la visione consente al cervello di fare previsioni molto prima di sapere cosa sta arrivando.
Unendo matematica e intelligenza artificiale, il professore di matematica Lyle Muller e i suoi collaboratori al Western e al Salk Institute for Biological Studies di La Jolla, in California, hanno sviluppato un modello di rete neurale che può essere addestrato in modo rapido ed efficiente per prevedere i singoli momenti.
Questo studio fornisce nuove informazioni su come un particolare modello di attività neurale , chiamato "onde viaggianti", potrebbe svolgere un ruolo nell'incorporare informazioni visive nei circuiti del cervello in modo altamente strutturato.
I risultati sono pubblicati su Nature Communications .
"Ogni regione corticale nel sistema visivo contiene una mappa dello spazio visivo. In questo nuovo studio, abbiamo pensato che le onde che viaggiano su queste mappe potrebbero consentire previsioni a breve termine nel futuro", ha affermato Muller, membro della facoltà del Western Institute for Neuroscience. "Quando abbiamo sviluppato questa rete con onde viaggianti, abbiamo scoperto che può aiutare il sistema a prevedere ciò che verrà dopo nei prossimi fotogrammi del film".
Imparando come il cervello estrapola le informazioni dalle azioni individuali per costruire una riserva di "filmati mentali" per prevedere il futuro, gli ingegneri che sviluppano le più recenti tecnologie di intelligenza artificiale, per qualsiasi cosa, dai chatbot alle auto intelligenti, possono ora avere un progetto per insegnare alle macchine utilizzando le competenze intrinseche di tutta l'esistenza umana.
Considerando l'esempio della partita di baseball, una palla impiega circa 400 millisecondi per percorrere 18 metri (60 piedi) dalla mano del lanciatore al battitore a casa base. È ovviamente necessario del tempo perché il cervello del battitore esegua i calcoli neurali, che gli consentono di percepire la palla e stimarne la traiettoria. Ciò include sia il tempo necessario affinché le informazioni sensoriali viaggino dalla retina alle aree rilevanti del cervello sia il tempo necessario per il calcolo della traiettoria della palla nello spazio sulla base di queste informazioni.
Si stima che l'intero calcolo possa essere eseguito in 150 millisecondi. Durante questo periodo, la palla avrà già percorso più di sei metri (22 piedi) o un terzo della distanza fino a casa base, quindi il cervello del battitore deve utilizzare altri segnali visivi per prevedere dove si sta dirigendo la palla.
Per stimare la probabile posizione attuale della palla sulla base delle informazioni che erano disponibili al sistema visivo del battitore 150 millisecondi fa, il cervello può prevedere attivamente alcune centinaia di millisecondi nel futuro, utilizzando questi modelli dinamici di attività neurale per prevedere come il film dell'esperienza visiva cambierà.
Il lavoro precedente di Muller e dei suoi collaboratori aveva scoperto che l'attività neurale può trasmettere attraverso singole regioni del cervello in un'onda viaggiante, simile a come le onde si muovono attraverso l'oceano. Nel 2014 Muller ha scoperto che gli stimoli visivi possono creare onde itineranti di attività neurale. Lo studio è stato pubblicato anche su Nature Communications .
Muller e i suoi colleghi hanno seguito questa scoperta con un fondamentale studio pubblicato su Nature nel 2020, che ha mostrato che anche l'attività neurale spontanea è organizzata in onde viaggianti che possono modulare la percezione. Il motivo per cui queste onde esistono nel sistema visivo, tuttavia, è rimasto poco chiaro: quale calcolo potrebbero fare? Questi studi iniziano a dare delle risposte.
La Sports Vision Clinic di Berkeley aiuta i migliori atleti e giocatori nel fine settimana a migliorare le prestazioni.
Alcune voci narrano che Ted "The Thumper" Williams, il leggendario battitore dei Red-Sox, potesse vedere le singole cuciture su una palla da baseball mentre sfrecciava verso la sua zona di strike a 90 miglia all'ora. Vero o no, qualcosa del genere accade agli atleti ai vertici dei loro sport, afferma Jeremy Shumaker, OD, capo della Sports Vision and Concussion Clinic di Berkeley Optometry . "Se disponi di un sistema visivo finemente sintonizzato che è flessibile e reagisce rapidamente, il flusso di immagini che percepisci rallenterà", afferma. D'altra parte, se hai un controllo inefficiente dei tuoi occhi, un lancio sembrerà molto più veloce. "Per molti atleti, l'ideale è la sensazione che l'azione si stia svolgendo al rallentatore, con tutto il tempo per reagire", afferma il dott. Shumaker.
La Sports Vision Clinic Berkeley è stata fondata nel 2015 per indagare sulla disfunzione del movimento oculare post-commozione cerebrale, ma ora vede una vasta gamma di pazienti, alcune persone che soffrono di commozioni cerebrali e anche atleti professionisti della Bay Area, atleti del college della California e sempre più giocatori di altre scuole come il Saint Mary's College. La clinica vede anche pazienti inviati dal centro sanitario studentesco e medici locali, inclusi neurologi e medici di medicina dello sport presso UCSF, Benioff Children's Hospital e Stanford.
Tuttavia, la base di pazienti della clinica non si limita agli atleti. "La considero una clinica per la visione delle prestazioni, non solo una clinica sportiva", afferma Shumaker. È convinto che la maggior parte di noi potrebbe usare una piccola messa a punto visiva per sbloccare il nostro pieno potenziale, dicendo: "Un sistema visivo altamente funzionante è la chiave di gran parte di ciò che facciamo, e le inefficienze e i deficit possono migliorare le persone in tutte le diverse aree di vita."
"Sia che stiamo lavorando con un atleta professionista nel fiore degli anni che vuole solo aumentare i tempi di reazione e migliorare un po' le prestazioni, o se si tratta di qualcuno che ha avuto una commozione cerebrale e non può più guidare, iniziamo allo stesso modo", afferma Shumaker. “Gli chiediamo: 'Quali sono i tuoi obiettivi? Cosa speri di ottenere da questo trattamento?'”
In clinica, una volta che Shumaker ha compreso gli obiettivi e i sintomi di un paziente, lui e il suo team conducono una valutazione completa ed esauriente del sistema visivo, comprese tutte le funzioni che sono fondamentali per le cose dinamiche che facciamo nella vita, inclusi gli sport , ma anche solo andare in bicicletta, cucinare o leggere sullo schermo di un computer o su una pagina.
Successivamente, gli optometristi della clinica cercano opportunità per aiutare, afferma Shumaker. "Il frutto basso, la roba di base, è l'hardware", dice. “Un paziente potrebbe aver bisogno di occhiali o lenti a contatto, oppure le lenti attuali potrebbero essere sottostimate. Cerchiamo qualcosa di semplice che possiamo fare per rendere il sistema visivo di un paziente più efficiente e la sua visione più chiara e lo facciamo per prima cosa”. Ci assicuriamo inoltre che gli occhi siano sani e risolviamo i disturbi comuni, come la secchezza degli occhi, che possono influire sulle prestazioni.
La clinica utilizza quindi più di una dozzina di test delle funzioni visive critiche, dalle misurazioni dell'acuità visiva dinamica al mantenimento e alla regolazione dell'allineamento degli occhi o delle diverse distanze. Altri test includono capacità di messa a fuoco, movimenti di tracciamento oculare, tracciamento di più oggetti, tempo di reazione visiva e memoria di lavoro correlata alla visione.
Tuttavia, la Sports Vision and Concussion Clinic non vede solo pazienti con problemi da risolvere, afferma il dott. Wilmer. La risposta alla domanda introduttiva di Shumaker, "Quali sono i tuoi obiettivi?" a volte è: "Per ottenere un vantaggio sui miei concorrenti, per migliorare il mio tempo di risposta della frazione di secondo necessaria per colpire un fuoricampo, bloccare un tiro o rispondere a un servizio (nel tennis ndt)".
Wilmer indica coloro che danno particolare soddisfazione quando considera come la clinica può avvantaggiarli: sono gli atleti giovanili e collegiali. "Pensano sempre a come essere più in forma, flessibili e strategici nel loro sport, ma spesso trascurano il potenziale di miglioramento visivo per dare loro un vantaggio"
Greg Appelbaum, il ricercatore sulle prestazioni umane è diventato un collaboratore di Shumaker. Stanno per lanciare uno studio, insieme a molti altri ricercatori della vista in tutto il paese, che aiuterà a quantificare quanto bene il tipo di allenamento visivo dinamico che conducono migliora le prestazioni dei giocatori di baseball collegiali. "Gli effetti positivi dell'allenamento della vista sono notoriamente difficili da dimostrare nella ricerca clinica a causa di così tanti fattori di confusione", afferma Shumaker. "Studi di ricerca ben progettati come questo sono fondamentali per fornire la base di prove su come pratico l'optometria e sui profondi benefici dell'allenamento che ho osservato con i miei pazienti"
Paolo Castagnini
In home illustrazione Mark Smith
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Sotto puoi provare un test della Sports Vision Clinic di Berkeley
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franco ludovisi (mercoledì, 12 luglio 2023 08:57)
Come per lo studio di Rolando Cretis anche questa trattazione evidenzia come, nell'insegnamento del baseball negli 80 anni che l'ho praticato, sia stato puramente casuale se abbiamo fatto qualcosa di giusto e di corretto. In passato ad Avigliana mi venne riferito di studi fatti per la "lettura veloce" in generale e che volli trasferire alla lettura del lancio nel baseball: allo scopo interessai anche l'Ateneo di Bologna e ne ebbi conferme, Ma furono dati veramente "marginali" e difficilmente applicabili nella pratica tanto che, come al solito, procedemmo con i tradizionali metodi di allenamento e basta!