运动模块在很大程度上不受病态行走生物力学的影响:一项模拟研究

科学领域:

• 生物力学 生物力学
• 神经科学是一个神经科学.
• 康复工程 康复工程 康复工程

背景情况:

• 运动模块分析显示,在行走障碍时,肌肉协调发生变化.
• 区分这些变化的生物力学和神经原因对于有效的干预和设备设计至关重要.
• 这项研究调查了是否异常的行走生物力学本质上导致了改变的运动模块.

研究的目的:

• 确定病态行走生物力学对运动模块出现的影响程度.
• 在动力模块改变中区分生物机械贡献和神经控制.
• 在康复和辅助设备开发中,为电机模块分析的应用提供信息.

主要方法:

• 计算机模拟使用OpenSim Moco通过改变速度,不对称性和步幅来模拟病态行走.
• 从模拟的肌肉激活中通过非负矩阵因子化提取运动模块.
• 模拟结果与以前对病态和非病态行走中的运动模块的实验数据进行比较.

主要成果:

• 模拟的运动模块与非病理性行走实验中发现的模块相似.
• 通过调节标准运动模块的招募,可以产生一系列类似病理的行走模式.
• 这与实验发现形成鲜明对比,在实验中,病态行走通常会显示运动模块数量减少和结构改变.

结论:

• 病态行走生物力学本身并不需要异常的运动模块.
• 运动模块数量和结构的变化可以作为潜在神经肌肉控制变化的指标.
• 研究结果支持运动模块分析的实用性,用于指导康复和控制影响行走的神经障碍的个体的辅助设备.