نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

• امیر حسین اسکندری ¹
• احسان صداقت نژاد ¹
• سید جواد موسوی ²
• محسن اصغری ³
• محمد پرنیان‌پور ³

¹ دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی مکانیک، آزمایشگاه بیومکانیک

² گروه تحقیقاتی آرتریت و اختلالات اسکلتی عضلانی، دانشگاه سیدنی

³ دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی مکانیک، عضو هیئت علمی

چکیده

انتخاب الگوی فعال شدن عضلات برای رسیدن به یک هدف خاص به علت پیچیدگی‌های سیستم اسکلتی عضلانی و نحوه غلبه سیستم اعصاب مرکزی به این پیچیدگی‌ها، چندین دهه مورد علاقه محققان در این زمینه بوده است. یکی از پاسخ‌هایی که در این زمینه مطرح شده است، وجود واحدهای (سینرجی) ساده ایست که از ترکیب آن‌هافعالیت‌های پیچیده صورت می‌پذیرند.در این تحقیق وجود و همچنین نحوه آرایش این سینرجی ها در ناحیه کمر مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از یک مدل 18 عضله‌ای در سطح  L4-L5به صورت استاتیکی استفاده شده است. از ضرایب فعالیت عضلات حاصل از اعمال گشتاور در فضاهای دو بعدی و سه بعدی و اعمال سفتی زاویه به مدل، برای به دست آوردن سینرجی های عضلانی و پایداری استفاده شده است.نتایج این پژوهش نشان می‌دهد شش سینرجی عضلانی کافی است تا بتوان به تمامی نقاط فضای گشتاوری دست پیدا کرد. همچنین سه سینرجی پایداری قادر است بخشی از فضای سفتی زاویه‌ای مفصل را به وجود آورد. همچنین سینرجی های عضلانی به دست آمده نسبت به تغییر دامنه گشتاور اعمالی مقاوم می‌باشند. در این پژوهش نشان داده شد که می‌توان از ترکیب سینرجی های عضلانی و سینرجی های پایداری، هر فعالیتی را که شامل تولید گشتاور و سفتی زاویه معین در مفصل باشد، را تولید کرد.

کلیدواژه‌ها

• کمر
• مدل سازی
• سینرجی عضلانی
• سفتی زاویه‌ای مفصل
• non-negative matrix factorization

موضوعات

• کنترل حرکت انسان
• مدل‌سازی سیستم‌های اسکلتی عضلانی
• مهندسی عصبی عضلانی

عنوان مقاله [English]

Employing muscular and stability synergies to perform a desired task

نویسندگان [English]

• Amir Hosein Eskandari ¹
• Ehsan Sedaghat Nejad ¹
• Seyed Javad Mousavi ²
• Mohsen Asghari ³
• Mohammad Parnianpour ³

¹ Department ofMechanical Engineering, Sharif University of Technology

² Arthritis and Musculoskeletal Research Group, University of Sydney

³ Department ofMechanical Engineering, Sharif University of Technology

چکیده [English]

Selection of muscle activation pattern to reach a specific goal by considering the complexities of neuromuscular system and the way it overcomes these complications, is of researchers􀂶interest in motor control. One proposed solutionfor resolving thesecomplexities is the concept of simple module (synergies) that the combination of them leads to more complex activities. In the present work, the existence and arrangement of synergies in the lumbar spine are proved. For this purpose, a model with 18-muscles in level L4-L5 is utilized in the static condition. In order to obtaina muscular and stability synergies, muscle activation, which are obtained by exerting moments in 2D and 3D spaces and angular stiffness to the model,are used. The results show that six muscular synergies suffice to be able to reach any point in the moment space. Also, three stability synergies can reconstruct a part of joint angular stiffness space. In addition, the obtained muscular synergies are robust against changes in the amplitude of exerted moment. In this study, it is shown that one can generates any task involves producing determined moment and angular stiffness in the joint, by combining muscular and stability synergies together.

کلیدواژه‌ها [English]

• lumbar
• Modeling
• muscular synergy
• joint angular stiffness
• non-negative matrix factorization