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