Параметры петли обратной связи двигательного управления при наклонах корпуса человека
Автор: Александров А.В., Фролов А.А.
Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech
Статья в выпуске: 2 (44) т.13, 2009 года.
Бесплатный доступ
Исследуются параметры управления по обратной связи при вертикальном стоянии и при целенаправленном наклоне корпуса в сагиттальной плоскости у человека. Параметры управления по обратной связи определяются методом механических возмущений стоящего человека путем неожиданных горизонтальных смещений опоры. Используется двусуставная (голеностопный и тазобедренный суставы) биомеханическая модель тела человека. Анализ проводится в терминах движения вдоль собственных векторов динамического уравнения («собственных синергий»). По доминирующему суставу в каждой из двух рассматриваемых синергий они названы Н- и А-синергиями (Н - Hip, тазобедренный сустав, А - Ankle, голеностопный сустав). Показано, что собственные синергии представляют собой целостные единицы двигательного контроля, которые независимо управляются центральной нервной системой по обратной связи при контроле как стояния, так и целенаправленного движения. Петля обратной связи в каждой из синергий может быть аппроксимирована линейной вязко-эластичной пружиной с временной задержкой. Жесткость в петле обратной связи для Н-синергии существенно возрастает при целенаправленном движении по сравнению со стоянием.
Биомеханическая модель тела человека, синергия, наклон корпуса, двигательное управление по обратной связи
Короткий адрес: https://sciup.org/146215957
IDR: 146215957
Список литературы Параметры петли обратной связи двигательного управления при наклонах корпуса человека
- Александров, А.В. Биомеханический анализ стратегий поддержания равновесия при вертикальном стоянии человека/А.В. Александров, А.А. Фролов, Ф.Б. Хорак, П. Карлсон-Кухта, С. Парк//Российский журнал биомеханики. -2004. -Т. 8, № 3. -С. 30-47.
- Александров, А.В. Стратегия поддержания равновесия при наклоне корпуса на узкой опоре у человека/А.В. Александров, А.А. Фролов, Ж. Масьон//Российский журнал биомеханики. -2002. -Том 6, № 4. -С. 63-78.
- Alexandrov, A.V. Biomechanical analysis of movement strategies in human forward trunk bending. I. Modeling/A.V. Alexandrov, A.A. Frolov, J. Massion//Biological Cybernetics. -2001. -Vol. 84. -P. 425-434.
- Alexandrov, A.V. Biomechanical analysis of movement strategies in human forward trunk bending. II. Experimental study/A.V. Alexandrov, A.A. Frolov, J. Massion//Biological Cybernetics. -2001. -Vol. 84. -P. 435-443.
- Alexandrov, A.V. Feedback equilibrium control during human standing/A.V. Alexandrov, A.A. Frolov, F.B. Horak, P. Carlson-Kuhta, S. Park//Biological Cybernetics. -2005. -Vol. 93. -P. 309-322.
- Barin, K. Evaluation of a generalized model of human postural dynamics and control in the sagittal plane/K. Barin//Biological Cybernetics. -1989. -Vol. 61. -P. 37-50.
- Feldman, A.G. The origin and use of postural frames of reference in motor control/A.G. Feldman, M.F. Levin//Behavioral Brain Science. -1995. -Vol. 18. -P. 723-806.
- Ferrigno, G. ELITE: a digital dedicated hardware system for movement analysis via real time TV signal processing/G. Ferrigno, A. Pedotti//IEEE Transactions on Biomedical Engineering. -1985. -Vol. 32. -P. 943-950
- Fitzpatrick, R. Loop gain of reflexes controlling human standing measured with the use of postural and vestibular disturbancies/R. Fitzpatrick, D. Burke, S.C. Gandevia//Journal of Neurophysiology. -1996. -Vol. 76. -P. 3994-4008.
- Frolov, A.A. Adjustment of the human arm viscoelastic properties to the direction of reaching/A.A. Frolov, R.A. Prokopenko, M. Dufosse, F.B. Ouezdou//Biological Cybernetics. -2006. -Vol. 94. -P. 97-109.
- Gomi, H. Equilibrium-point control hypothesis examined by measuring arm stiffness during multijoint movement/H. Gomi, M. Kawato//Science. -1996. -Vol. 272. -P. 117-120.
- Gribble, P.L. Are complex control signals required for human arm movement?/P.L. Gribble, D.J. Ostry, V. Sanguineti, R. Laboissiere//Journal of Neurophysiology. -1998. -Vol. 79. -P. 1409-1424.
- Gurfinkel, V.S. Kinesthetic reference for human orthograde posture/V.S. Gurfinkel, Yu.P. Ivanenko, Yu.S. Levik, I.A. Babakova//Neuroscience. -1995. -Vol. 68. -P. 229-243.
- Kuo, A.F. An optimal control model for analyzing human postural balance/A.F. Kuo//IEEE Transactions on Biomedical Engineering. -1995. -Vol. 42. -P. 87-101.
- Massion, J. Why and how are posture and movement coordinated?/J. Massion, A.V. Alexandrov, A.A. Frolov//Brain Mechanisms for the Integration of Posture and Movement, edited by S. Mori, D.G. Stuart, M. Wiesendanger -Amsterdam: Elsevier, 2004. Progress in Brain Research, 2004, Vol. 143. -P. 13-27.
- Ostry, D.J. A critical evaluation of the force control hypothesis in motor control/D.J. Ostry, A.G. Feldman//Experimental Brain Research. -2003. -Vol. 153. -P. 275-288.
- Park, S. Postural feedback responses scale with biomechanical constraints in human standing/S. Park, F.B. Horak, A.D. Kuo//Experimental Brain Research. -2004. -Vol. 154. -P. 417-427.
- Peterka, R.J. Sensorimotor integration in human postural control/R.J. Peterka//Journal of Neurophysiology. -2002. -Vol. 85. -P. 1097-1118.
- Torres-Oviedo, G. Muscle synergies characterizing human postural responses./G. Torres-Oviedo, L.H. Ting//Journal of Neurophysiology. -2007. -Vol. 98. -P. 2144-2156.
- Welch, T.D. A feedback model reproduces muscle activity during human postural responses to supportsurface translations/T.D. Welch, L.H. Ting//Journal of Neurophysiology. -2008. -Vol. 99. -P. 1032-1038.
- Winter, D.A. Biomechanics and motor control in human movement/D.A. Winter. -New York: John Wiley and Sons, 1990.
