Transcript Slide 1
به نام آسمانی ترین مهربانی ها . . .
1
2
فروردین 1393
3
4
تصویری از مثال سطل کهنه .آب با نرخ Qبه داخل سطل می ریزد و با نرخ های qiاز سوراخها
بیرون می زند .در سطح خاص ی از آب تعادل ایجاد شده است.
5
اشتراک گذاری یک وظیفه بین مجموعه ای از عناصر ،دلیل متقاعد
کننده ای برای وجود سینرجی نیست.
وجود قابلیت جبرانسازی خطا بین عناصر ،می تواند نتیجه طراحی
مکانیکی معین و نسبتا ساده ای باشد .در مثال مربوط به سطل،
قوانین هیدرواستاتیک و پایستگی جرم ،شار آب خارج شده از هر
سوراخ را سازماندهی می کنند.
اگر فقط به خروجی عناصر به قول معروف یک سینرجی نگاه کنیم
این احتمال وجود دارد که گمراه شده و نتیجه بگیریم که یک کنترل
کننده هوشمند وجود دارد.
6
7
J. Hughlings Jackson
8
CNSچیزی درباره ی عضالت نمی داند!
بلکه فقط حرکات را میشناسد .در بخشهای
فوقانی کنترلی مغز (پریفورنتال) عضله های
یکسانی در تعداد بیشماری از حرکات
پیچیده ،حرکات ترکیبی و حرکات ویژه
تظاهر مییابند .
Babinski
9
به مطالعه فعالیت هماهنگ عضالت در افراد سالم و
نیز بیمارانی با اختالالت عصبی پرداخت
هماهنگی معیوب عضالت را به آسیبی در مخچه نسبت
داد و حرکات ناهماهنگ را "غیر سینرجیهای مخچه ای"
نام نهاد.
افزونگی حرکتی این امکان را می دهد که یک عضو چند مفصلی از راههای بیشماری
(ترکیبات بیشمار زوایای مفصلی) به هدف برسد.
10
یک مفصل که سه عضله جمع کننده و باز کننده از آن عبور کرده
اند .بینهایت ترکیب مختلف از نیروهای عضالنی میتواند گشتاور
مفصلی دلخواه را تولید کند.
11
12
CNSبرای تضمین انعطاف پذیری و پایداری در رسیدن به هدف . . .
از مجموعه ای افزونه از مفاصل و عضالت استفاده می کند!
13
پیچیدگی کنترل حرکات
در اصل ،انتخاب حرکت مناسب برای یک هدف ،کار به شدت
پیچیده ایست !
بعد باالی فضای جستجو
طبیعت غیرخطی و پویای تبدیالت بین فعالیت عضالنی و حرکت
14
کنترلل حرکت
در کنتر
مسأله
حرکت در انسان
نحوه
مهمترین درک
مسأله اصلی برای
درک روش به کار گرفته شده توسط سیستم کنترل
مساله درجه های آزادی بسیار
ل
جه های آزادی ست .
د
کنتر
در
،
بدن
ر
و
دردسر بعد زیاد
15
روش های پيشنهاد شده برای حل مشكل درجات آزادی:
16
استراتژی حذف كردن
استفاده از روشهای بر مبنای بهينهسازی
کنترل پودمانی
تحریک الکتریکی نخاع کمری قورباغه ،باالنس
خاص ی از فعالیت عضالنی را تحمیل میکند.
پاسخهای مکانیکی عضالت فعال شده با اتصال
عضو به مبدلهای نیرو ،اندازه گیری شد.
جهت و بزرگی نیروی ،contractingدر نقاط
مختلف فضای کاری عضو ،اندازه گیری شد.
انقباضات حاصله ،عضو را به یک نقطه تعادل در
فضا ،سوق می دهند.
Bizzi et al. 2002
میدانهای نیرو از قاعده جمع برداری پیروی می
کنند.
این میدانهای نیرو که در نخاع ذخیره شده اند
می توانند بوسیله ،superpositionترکیب
شده و حرکات بسیار زیادی را تولید کنند.
تعدادی عضله به گونه ای به یکدیگر پیوند خورده اند که یک
سیگنال حرکتی مرکزی تمامی آن ها را با یکدیگر و به نسبت فعال می
سازد.
تغییر هدف
تغییر سیگنال حرکتی مرکزی
بنابراین کنترل یک حرکت در شرایط مختلف ،فقط با انتخاب تعداد
کمی پارامتر ،انجام می شود.
19
20
فعالیت عضالنی
آسنکرون
(متغیر با
زمان)
تجزیه
سنکرون
(ثابت با
زمان)
سینرجی های ثابت با زمان
سینرجی های متغیر با زمان
مطالعات زیادی انجام شده است که منجر به کشف جنبه های
متنوعی از سینرجیهای حرکتی شده اند.
23
24
قطع آوران
حذف تعامل (نبود اصالحات هوشمند)
تجربه های قبلی حیوان (مدل درونی از حرکت)
میزان فعالیت و تأخیر سینرجیها
اعمال اغتشاش در طول حرکت
سینرجیهای عضالنی ساختارهایی هستند که نسبت به شرایط
دینامیکی متفاوت مقاومند.
الگوهای جبرانی مشاهده شده میتوانند می توانند توسط
مدوالسیون (تغییر پروفایل فعالیت زمانی) الگوی فعالیت سینرجی
هایی که معموال برای تولید حرکت استفاده می شوند ،تولید
شده باشند.
25
26
27
فعالیت عضالنی
آسنکرون
(متغیر با
زمان)
28
تجزیه
سنکرون
(ثابت با
زمان)
سینرجی های ثابت با زمان
سینرجی های متغیر با زمان
30
31
•خطای بازسازی بسیار باال ()R2=71%
•نبود توجیه فیزیولوژیکی برای سینرجی های
استخراج شده
•نبود رابطه معنادار بین عضالت هر سینرجی
32
عضالت
33
1
Biceps brachii, s
عملکرد
عضله
2
Biceps brachii, L
3
Brachialis
خم کننده ی ساعد در آرنج
5و4و3و2و1
4
Pronator teres
باز کننده ی ساعد در آرنج
8و7و6
5
Brachioradialis
خم کننده ی بازو در شانه
12و9و1
6
Triceps brachii,
Lateral
باز کننده ی بازو در شانه
16و15و11و7
7
Triceps brachii, L
به داخل برگرداننده ی بازو در شانه
16و15و12و9
8
Triceps brachii,M
9
Deltoid,A
به خارج برگرداننده ی بازو در شانه
17و11
10
Deltoid,M
نزدیک کننده ی بازو به بدن در شانه
16و15و14و12
11
Deltoid,P
دور کننده ی بازو از بدن در شانه
10
12
Pectoralis
Major,clavicular
سوپیناتور
2و1
13
Trapezius, S
پروناتور
4
14
Trapezius, M
برافراشتن اسکاپوال و چرخش رو به باالی آن
13
15
Latissimus Dorsi
16
Teres Major
17
InfraSpinatus
Y A X E ,
Y A X E
34
35
سینرجی
A
B
C
تکلیف
1
2
3
4
5
6
7
8
36
عضالت
Biceps brachii, s
1
Biceps brachii, L
2
Brachialis
3
Pronator teres
4
Brachioradialis
5
Triceps brachii,
Lateral
6
Triceps brachii, L
7
Triceps brachii,M
8
Deltoid,A
9
Deltoid,M
10
Deltoid,P
11
Pectoralis
Major,clavicular
12
Trapezius, S
13
Trapezius, M
14
Latissimus Dorsi
15
Teres Major
16
InfraSpinatus
17
A
B
C
37
عضالت
Biceps brachii, s
1
Biceps brachii, L
2
Brachialis
3
Pronator teres
4
Brachioradialis
5
Triceps brachii,
Lateral
6
Triceps brachii, L
7
Triceps brachii,M
8
Deltoid,A
9
Deltoid,M
10
Deltoid,P
11
Pectoralis
Major,clavicular
12
خم کننده ی شانه
Trapezius, S
13
دور کننده ی شانه از بدن
Trapezius, M
14
سوپیناتور آرنج
Latissimus Dorsi
15
Teres Major
16
InfraSpinatus
17
خم کننده ی آرنج
38
صحت سنجی و توجیه فیزیولیژیکی
استخراج سینرجی ها به صورت یکتا
خطای بازسازی ناچیز
استخراج و بررس ی سینرجی های سنکرون وابسته/غیروابسته به جهت
پیشنهاد استفاده از مدل semi-NMFبرای بررس ی حرکت های رسنده ی دست
در صفحات عمودی (حل مشکل ناش ی از حذف مؤلفه ی تونیک از سیگنال
)EMG
? اطالعاتی راجب سازماندهی عضالت ؟ !!!!!
39
40
در صورتی که بازگشت ،از مشخصه های اساس ی یک سیستم دینامیکی نباشد،
قطعا در زندگی انسان استفاده از تجربه ها جایگاهی نخواهد داشت.
هنری پوانکاره در سال : 1890
بازگشت یکی از مشخصه های اساس ی سیستم های پایستار
هفتاد سال بعد ،إکمن و همکاران :
معرفی گراف بازرخداد (روش ی برای تجسم خاصیت بازگشت در سیستم های
دینامیکی)
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
قطعیت
متوسط طول خطوط قطری
طول بلندترین خط قطری
المیناریتی
زمان به دام افتادن
زمان بازگشت نوع دوم
عضالت
53
1
Biceps brachii, s
2
Biceps brachii, L
عملکرد
عضله
خم کننده ی ساعد در آرنج
5و4و3و2و1
4
باز کننده ی ساعد در آرنج
8و7و6
5
Brachioradialis
خم کننده ی بازو در شانه
12و9و1
6
Triceps brachii,
Lateral
باز کننده ی بازو در شانه
16و15و11و7
7
Triceps brachii, L
به داخل برگرداننده ی بازو در شانه
16و15و12و9
8
Triceps brachii,M
3
Brachialis
Pronator teres
9
Deltoid,A
به خارج برگرداننده ی بازو در شانه
17و11
10
Deltoid,M
نزدیک کننده ی بازو به بدن در شانه
16و15و14و12
11
Deltoid,P
دور کننده ی بازو از بدن در شانه
10
12
Pectoralis
Major,clavicular
سوپیناتور
2و1
13
Trapezius, S
پروناتور
4
14
Trapezius, M
برافراشتن اسکاپوال و چرخش رو به باالی آن
13
15
Latissimus Dorsi
16
Teres Major
17
InfraSpinatus
صحت سنجی و توجیه فیزیولیژیکی
تکرارپذیری
استخراج و بررس ی سینرجی های وابسته/غیروابسته به جهت
بررس ی 17عضله در حرکت رسنده دست بر روی صفحه عمودی
استفاده از روش های غیر خطی
دستیابی به رابطه معنادار بین عضالت عضو هر سینرجی (اطالعات سازماندهی)
54
55
56
57
آنالیز کمی سازی
بازگشت ها در
پنجرهای کوچک
حضور قید
58
کاهش میانگین شاخص ها
کاهش پیچیدگی سیگنالهای EMG
کاهش درجات آزادی
تغییرات R2به صورت تابعی از تعداد سینرجی ها در حرکت ساده
تغییرات R2به صورت تابعی از تعداد سینرجی ها در حرکت مقید
59
سینرجیهای
مشترک
سینرجی
اختصاص ی
60
مقید کردن حرکت
کاهش تعداد سینرجی ها
یادگیری راحت تر
61
62
.1توجیه و صحت سنجی فیزیولیژیکی
.2تکرارپذیری استخراج سینرجی ها و خطای بازسازی ناچیز
.3استخراج و بررس ی سینرجی های سنکرون وابسته/غیروابسته به جهت
.4استخراج و بررس ی سینرجی های سنکرون در حرک دست رسانی روی صفحه ی
عمود (معرفی مدل )semi-NMF
.5استفاده از روش های خطی و رسیدن به اطالعاتی راجب سازماندهی عضالت در
سینرجی ها
.6
63
بررس ی تأثیر مقید کردن حرکت رسنده دست و اثبات کارایی آن در توانبخش ی
مدلسازی دقیق تر مؤلفه تونیک و کاهش خطای بازسازی
استخراج سینرجی های متغیر با زمان:
پنجره گذاری سری های زمانی و بررس ی گراف بازرخداد متقابل
عضالت هر سینرجی
64
65
66
67
68
نمایش مفهوم نزدیکترین همسایگی
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80