Моделирование ритмических движений тазобедренного сустава человека на нейронном и мускульноскелетном уровне

Andrii Shachykov 1, 2 Henaff Patrick 3 Olexandr Shulyak 1
2 BISCUIT - Bio-Inspired, Situated and Cellular Unconventional Information Technologies
LORIA - AIS - Department of Complex Systems, Artificial Intelligence & Robotics
3 NEUROSYS - Analysis and modeling of neural systems by a system neuroscience approach
Inria Nancy - Grand Est, LORIA - AIS - Department of Complex Systems, Artificial Intelligence & Robotics
Résumé : Болезнь Паркинсона – это нейродегенеративное заболевание, отмеченное тремором, мышечной жесткостью и медленными неточными движениями. На сегодняшний день существуют разработки вычислительных моделей движений, затронутых болезнью Паркинсона, например, походки или жеста захвата. Но при этом, в этих работах не моделируются нижние структуры, получающие сигналы от базальных ганглий. Эти структуры, располагающиеся в спинном мозгу, получили название центральных генераторов упорядоченной активности (ЦГУА). Целью данной работы является моделирование нижних конечностей человека для изучения влияния болезни Паркинсона на ходьбу. Представленная работа иллюстрирована управлением бедром человека двумя мускулами тазобедренного сустава. ЦГУА способны самостоятельно генерировать ритмические сигналы, без сигналов от вышележащих центров, которые лишь влияют на синхронизацию. Данная модель подтверждена двумя нейрологическими исследованиями и объединяет их предложения в многослойную многорежимную модель ЦГУА. Моделирование показывает установление стабильного колебательного вращение сустава после короткого переходного периода. Изменение частоты ЦГУА не влияет на фазу или амплитуду колебаний и смещает центр тяжести. Данное поведение требует компенсирования взаимодействием с другими суставами ног или сигналом от высших нервных центров равновесия. В целом, подтверждена состоятельность управления моделью и последовательность преобразований сигналов генераторов при управлении, что указывает на целесообразность построения полной модели ходьбы человека. Применительно к управлению одним суставом двумя мускулами с помощью фазовой диаграммы показано, что вращение сустава ритмично и стабильно. Дальнейшая работа может быть направлена на интеграцию нескольких ЦГУА для управления всеми тремя суставами обеих ног для достижения стабильной ходьбы. Еще одним направлением может быть усложнение устройства ЦГУА для большей биологической правдоподобности, например, добавление интернейронов и вносимых ими задержек. Ключевые слова: центральный генератор упорядоченной активности, мускульно-скелетная модель, болезнь Паркинсона
Type de document :
Direction d'ouvrage, Proceedings, Dossier
May 2018, Kyiv, Ukraine. National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute", 2018, 〈http://pbf.kpi.ua/ua/category/science/conference/priladobuduvannya/〉
Liste complète des métadonnées

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01798555
Contributeur : Andrii Shachykov <>
Soumis le : vendredi 17 août 2018 - 09:38:39
Dernière modification le : mardi 18 décembre 2018 - 16:40:22

Identifiants

  • HAL Id : hal-01798555, version 1

Collections

Citation

Andrii Shachykov, Henaff Patrick, Olexandr Shulyak. Моделирование ритмических движений тазобедренного сустава человека на нейронном и мускульноскелетном уровне. May 2018, Kyiv, Ukraine. National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute", 2018, 〈http://pbf.kpi.ua/ua/category/science/conference/priladobuduvannya/〉. 〈hal-01798555〉

Partager

Métriques

Consultations de la notice

36