Постуральные синергии верхней конечности, обеспечивающие выполнение задачи сохранения равновесного положения предмета в руке

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В статье представлен анализ постуральных и мышечных синергий, задействуемых при реализации двигательных задач по сохранению равновесного положения предмета в руке во время ходьбы. Во время передвижения регистрировали электромиограммы поверхностных мышц верхних конечностей и осуществляли видеозахват движений сегментов тела. Из зарегистрированных сигналов извлекали параметры синергий с помощью факторного анализа и метода главных компонент. Проверяли предположение о направленности мышечных синергий на стабилизацию важных для успешной реализации двигательной задачи траекторий сегментов верхней конечности. Установлена общая постуральная синергия, задействуемая для различных двигательных задач, а также синергии более высокого порядка, осуществляющие тонкую корректировку позы во время передвижения. Выявлены четыре мышечные синергии, принимающие участие в управлении движениями верхней конечности, две из которых основные. Они связаны с компенсацией нарушений равновесного положения, вызываемых моментами постановки ноги на опору, активного разгибания нижней конечности в коленном и голеностопном суставах. Пространственная организация мышечных синергий показывает индивидуальные стратегии задействования мышц в их структуре, несмотря на то, что возмущающими факторами, действующими на стабилизирующую систему, выступают одни и те же моменты. Мышечные синергии активируются в моменты наибольшего возмущающего воздействия на позу и направлены на стабилизацию суставных углов и траекторий движений сегментов верхней конечности.

Об авторах

С. А. Моисеев

Великолукская государственная академия физической культуры и спорта

Email: sergey_moiseev@vlgafc.ru
Великие Луки, Россия

Список литературы

  1. Бернштейн НА (1947) О построении движений. М. Медгиз. [Bernstein NA (1947) The construction of movements. Moscow. Medgiz. (In Russ)].
  2. Бернштейн НА (1966) Очерки по физиологии движений и физиологии активности. М. Медицина. [Bernstein NA (1966) Essays on the physiology of movements and the physiology of activity. Moscow. Medicine. (In Russ)].
  3. D'Avella A (2016) Modularity for Motor Control and Motor Learning. Adv Exp Med Biol 957: 3–19. https://doi.org/10.1007/978-3-319-47313-0_1
  4. Bruton M, O'Dwyer N (2018) Synergies in coordination: a comprehensive overview of neural, computational, and behavioral approaches. J Neurophysiol 120(6): 2761–2774. https://doi.org/10.1152/jn.00052.2018
  5. Mileti I, Zampogna A, Santuz A, Asci F, Del Prete Z, Arampatzis A, Palermo E, Suppa A (2020) Muscle Synergies in Parkinson's Disease. Sensors (Basel) 20(11): 3209. https://doi.org/10.3390/s20113209
  6. Turpin NA, Uriac S, Dalleau G (2021) How to improve the muscle synergy analysis methodology? Eur J Appl Physiol 121(4): 1009–1025. https://doi.org/10.1007/s00421-021-04604-9
  7. Ivanenko YP, Cappellini G, Dominici N, Poppele RE, Lacquaniti F (2005) Coordination of locomotion with voluntary movements in humans. J Neurosci 25(31): 7238–7253. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1327-05.2005
  8. Schőner G (1995) Resent developments and problems in human movement science and their conceptual implications. Ecol Phychol 8: 291–314.
  9. Latash ML (2012) The bliss (not the problem) of motor abundance (not redundancy). Exp Brain Res 217(1): 1–5. https://doi.org/10.1007/s00221-012-3000-4
  10. Zatsiorsky VM, Latash ML (2008) Multifinger prehension: an overview. J Mot Behav 40(5): 446–476. https://doi.org/10.3200/JMBR.40.5.446-476
  11. Latash ML (2017) Biological Movement and Laws of Physics. Motor Control 21(3): 327–344. https://doi.org/10.1123/mc.2016-0016
  12. Clauser C, McConville J, Yoing J (1969) Weight, volume and center of mass of segment of the human body. AMRL TR. Ohio.
  13. Cheung V, d'Avella A, Bizzi E (2009) Adjustments of motor pattern for load compensation via modulated activations of muscle synergies during natural behaviors. J Neurophysiol 101(3): 1235–1257. https://doi.org/10.1152/jn.01387.2007
  14. Tresch MC, Cheung VC, d'Avella A (2006) Matrix factorization algorithms for the identification of muscle synergies: evaluation on simulated and experimental data sets. J Neurophysiol 95(4): 2199–2212. https://doi.org/10.1152/jn.00222.2005
  15. Радченко СГ (2011) Методология регрессионного анализа. К. Корнійчук. [Radchenko SG (2011) Regression Analysis Methodology. K. Kornіjchuk. (In Russ)].
  16. Liu Y, Jiang L, Yang D, Liu H (2016) Analysis of Hand and Wrist Postural Synergies in Tolerance Grasping of Various Objects. PLoS One 11(8): e0161772. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0161772
  17. Santello M, Flanders M, Soechting JF (1998) Postural hand synergies for tool use. J Neurosci 18(23):10105–10115. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.18-23-10105.1998
  18. Tanzarella S, Di Domenico D, Forsiuk I, Boccardo N, Chiappalone M, Bartolozzi C, Semprini M (2024) Arm muscle synergies enhance hand posture prediction in combination with forearm muscle synergies. J Neural Eng 21(2). https://doi.org/10.1088/1741-2552/ad38dd
  19. Hodges PW, Gurfinkel VS, Brumagne S, Smith TC, Cordo PC (2002) Coexistence of stability and mobility in postural control: evidence from postural compensation for respiration. Exp Brain Res 144(3): 293–302. https://doi.org/10.1007/s00221-002-1040-x
  20. Alexandrov AV, Frolov AA, Massion J (2001) Biomechanical analysis of movement strategies in human forward trunk bending. I. Modeling. Biol Cybern 84(6): 425–434. https://doi.org/10.1007/PL00007986
  21. Arvin M, van Dieën JH, Faber GS, Pijnappels M, Hoozemans MJM, Verschueren SMP (2016) Hip abductor neuromuscular capacity: A limiting factor in mediolateral balance control in older adults? Clin Biomech (Bristol) 37: 27–33. https://doi.org/10.1016/j.clinbiomech.2016.05.015
  22. Nashner LM (1981) Analysis of stance posture in humans. In: Handbook of Behavioral Neurobiology. V. 5. Motor Coordination. AL Towe, ES Luschel (eds.). NY 1981. 527–565.
  23. Carr JH (1987) Movement science foundation for physical therapy in rehabilitation. Maryland. Aspen Publ Inc. 31–49.
  24. Бернштейн НА (1990) Физиология движений и активность. М. Наука. [Bernstein NA (1990) Physiology of movements and activity. Moscow. Nauka. (In Russ)].
  25. Cattagni T (2016) The involvement of ankle muscles in maintaining balance in the upright posture is higher in elderly fallers. Exp Gerontol 77: 38–45.
  26. Nashner LM (1985) The organization of human postural movements: A formal basis and experimental synthesis. Behav Brain Sci 8(1): 135–150.
  27. Гурфинкель ВС, Коц ЯМ, Шик МЛ (1965) Регуляция позы человека. Москва. Наука. [Gurfinkel VS, Kotz YaM, Chic ML (1965) Regulation of human posture. Moscow. Nauka. (In Russ)].
  28. Гельфанд И, Цетлин М (1962) О некоторых способах управления сложными системами. Успехи матем наук 17:1(103): 3–25. [Gelfand I, Tsetlin M (1962) On some methods of managing complex systems. Succes mathem sci 17:1(103): 3–25. (In Russ)].
  29. Nardon M, Pascucci F, Cesari P, Bertucco M, Latash ML (2022) Synergies Stabilizing Vertical Posture in Spaces of Control Variables. Neuroscience 500: 79–94. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2022.08.006

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025