کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
5032262 1471105 2017 37 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Similar movements are associated with drastically different muscle contraction velocities
ترجمه فارسی عنوان
حرکات مشابه با سرعت انقباض عضله کاملا متفاوت است
ترجمه چکیده
ما بررسی می کنیم که چگونه افزونگی سینماتیک با مکانیزم های کنترل نوروفیزیولوژیک مورد نیاز برای حرکات صاف و دقیق و سریع اندام تعامل دارد. از نظر بیومکانیک، گشت و گذارهای تاندون بیش از حد تعیین می شود، زیرا چرخش چند مفاصل طول و سرعت بسیاری از عضلات را تعیین می کند. اما چگونه پروفایل های سرعت عضلانی ناشی از مسیرهای مختلف دست و پاگونی قابل اعتماد است؟ ما از مدل بازو 18 تایی ماهیچه ای ساجیتال برای محاسبه 100،000 چرخش مفصل شانه، آرنج و مچ دست استفاده کردیم که پرتاب های بسکتبال معتبر را با مسیرهای مختلف دست انجام می داد اما موقعیت و سرعت دست اول و آخر دست یکسان بود. در بسیاری از مسیرها، تفاوتهای بزرگی در پروفایل های سرعت عضلات غیر عادی و غلیظ پیدا کردیم؛ حتی در میان مسیرهای مشابه. این تفاوت ها عواقب مهمی را برای کنترل عصبی خود دارند، زیرا هر مسیر نیاز به استراتژی های مدولاسیون رفلکس منحصر به فرد، زمان محسوب می شود. همانطور که شرینگتون یک قرن پیش ذکر کرده است، عدم صحیح رفلکس کششی از هر عضله ای که به طور غیر منتظره ای درگیر است، حرکت را مختل می کند. بدین ترتیب، مسیرهایی که انقباضات غیر عادی سریعتر یا متغیرتر تولید می کنند، نیاز به زمان دقیق تر مدولاسیون رفلکس در استخرهای ماترونرون دارند؛ منجر به حساسیت بیشتر به تاخیر زمانی، مکانیک عضلانی، پویایی تحریک / انقباض، سر و صدا، اشتباهات و اختلالات می شود. با ترکیب مفاهیم پایه بیومکانیک و علوم اعصاب، پیشنهاد می کنیم که افزونگی سینماتیک و عضلانی، در واقع، به شدت توسط نیاز به تنظیم مکانیسم های رفلکس در یک روش خاص و زمان بحرانی محدود شده است. این به نوبه خود عواقب مهمی برای یادگیری و اجرای حرکات دقیق، صاف و تکراری دارد و به بازسازی حرکات روزمره اندام در شرایط پیشرفت و عصبی و سکته مغزی است.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی پزشکی
چکیده انگلیسی
We investigated how kinematic redundancy interacts with the neurophysiological control mechanisms required for smooth and accurate, rapid limb movements. Biomechanically speaking, tendon excursions are over-determined because the rotation of few joints determines the lengths and velocities of many muscles. But how different are the muscle velocity profiles induced by various, equally valid hand trajectories? We used an 18-muscle sagittal-plane arm model to calculate 100,000 feasible shoulder, elbow, and wrist joint rotations that produced valid basketball free throws with different hand trajectories, but identical initial and final hand positions and velocities. We found large differences in the eccentric and concentric muscle velocity profiles across many trajectories; even among similar trajectories. These differences have important consequences to their neural control because each trajectory will require unique, time-sensitive reflex modulation strategies. As Sherrington mentioned a century ago, failure to appropriately silence the stretch reflex of any one eccentrically contracting muscle will disrupt movement. Thus, trajectories that produce faster or more variable eccentric contractions will require more precise timing of reflex modulation across motoneuron pools; resulting in higher sensitivity to time delays, muscle mechanics, excitation/contraction dynamics, noise, errors and perturbations. By combining fundamental concepts of biomechanics and neuroscience, we propose that kinematic and muscle redundancy are, in fact, severely limited by the need to regulate reflex mechanisms in a task-specific and time-critical way. This in turn has important consequences to the learning and execution of accurate, smooth and repeatable movements-and to the rehabilitation of everyday limb movements in developmental and neurological conditions, and stroke.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Journal of Biomechanics - Volume 59, 5 July 2017, Pages 90-100
نویسندگان
, ,