1

به نام آسمانی ترین مهربانی . . . ها

2

استخراج و بررسی سینرجی های عضالنی در حرکت رسنده ی دست

اساتید راهنما:

دکتر توحیدخواه

دکتر غریب زاده

ندا کبودوند

1393فروردین

3

synergy

4

Asynergy

5

Asynergy

به داخل سطل می Qتصویری از مثال سطل کهنه. آب با نرخ از سوراخها بیرون می زند. در سطح qiریزد و با نرخ های

خاصی از آب تعادل ایجاد شده است.

6

چند نتیجه کلی:

اش�تراک گ�ذاری ی�ک وظیف�ه بین مجموع�ه ای از وج�ود ب�رای ای کنن�ده متقاع�د دلی�ل عناص�ر،

سینرجی نیست. وج�ود ق�ابلیت جبرانس�ازی خط�ا بین عناص�ر، می

9 س�اده توان�د نتیج�ه ط�راحی مک�انیکی معین و نس�بتاای باش��د. در مث��ال مرب��وط ب��ه س��طل، ق��وانین هیدرواس�تاتیک و پایس�تگی ج�رم، ش�ار آب خ�ارج

کنند. شده از هر سوراخ را سازماندهی می اگ�ر فق�ط ب�ه خ�روجی عناص�ر ب�ه ق�ول مع�روف ی�ک

س�ینرجی نگ�اه ک�نیم این احتم�ال وج�ود دارد ک�ه گم�راه ش�ده و نتیج�ه بگ�یریم ک�ه ی�ک کن�ترل کنن�ده

هوشمند وجود دارد.

7

8

تاریخچه سینرجی در حرکات موجودات زنده

CNS عض�الت ی درب�اره چ�یزی نمی داند!

را ک�����اتبلک�����ه فق�����ط حرمیشناس�د. در بخش�های فوق�انی کن���ترلی مغ���ز )پریفورنت���ال(

ه�ای یکس�انی در تع�داد عض�له پیچی��ده، اتبیش��ماری از حرک��

وی�ژه ات ترکی�بی و حرک�اتحرک�.تظاهر مییابند

J. Hughlings Jackson

9

تفعالیت هماهنگ عضالبه مطالعه بادر افراد سالم و نیز بیمارانی

پرداختاختالالت عصبی را به آسیبی اتهماهنگی معیوب عضل

اتدر مخچه نسبت داد و حرک ناهماهنگ را "غیر سینرجیهای مخچه

ای" نام نهاد.

تاریخچه سینرجی در حرکات موجودات زنده

Babinski

10

برنشتاین& سینرجی

دهد که یک عضو افزونگی حرکتی این امکان را میچند مفصلی از راههای بیشماری )ترکیبات بیشمار

.زوایای مفصلی( به هدف برسد

11

یک مفصل که سه عضله جمع کننده و باز کننده اند. بینهایت ترکیب مختلف از از آن عبور کرده

نیروهای عضالنی میتواند گشتاور مفصلی دلخواه را تولید کند.

12

13

مسأله ی افزونگی

CNS برای تضمین انعطاف پذیری و پایداری در رسیدن به هدف . . .

از مفاصل و افزونه از مجموعه ای عضالت استفاده می کند!

14

یک برای مناسب حرکت انتخاب اصل، درایست ! پیچیده شدت به کار هدف،

جستجو فضای باالی بعد و عضالنی فعالیت بین تبدیالت پویای و غیرخطی طبیعت

حرکت

حرکات کنترل پیچیدگی

15

مهمترین مسأله در کنترل حرکت

مساله درجه های آزادی بسیار و

دردسر بعد زیاد

مسأله اصلی برای درک نحوه کنترل حرکت در انسان

درک روش به کار گرفته شده توسط سیستم کنترل بدن ، در . کنترل درجه های آزادی ست

16

روش های پيشنهاد شده برای حل مشكلدرجات آزادی:

استراتژی حذف كردن استفاده از روش های بر مبنای بهينه سازی کنترل پودمانی

میدان های نیرو به عنوان پایه های حرکتی

اعVنخ الکVتریکی تحریVک کم�ری فع�الیت از خاص�ی ب�االنس قورباغ�ه،

عضالنی را تحمیل میکند.

انیکیVخهای مکVعض�الت فع�ال پاسب�ه اتص�ال عض�و ب�ا مبVدلهای ش�ده

، اندازه گیری شد.نیرو

یرویVVVن بVVVزرگی و جهت contracting در نق�اط مختل�ف فض�ای ،

کاری عضو، اندازه گیری شد.

ی�ک ب�ه را انقباض�ات حاص�له، عض�و ، س�وق می نقطVه تعVادل در فضVا

دهند.

Bizzi et al. 2002

جمع برداری و ظهور پایه های حرکتی

یروVن جم�ع میVدانهای قاع�ده از برداری پیروی می کنند.

در نخاع این میدانهای نیرو که توانند شده اند میذخیره ، ترکیب superpositionبوسیله

شده و حرکات بسیار زیادی را تولید کنند.

19

سینرجی های عضالنی به عنوان پایه های حرکتی

تع�دادی عض�له ب�ه گون�ه ای ب�ه یک�دیگر پیون�د خ�ورده ان�د ک�ه ی�ک س�یگنال حرک�تی

مر�کزی �تمامی آن ها را با یکدیگر و به نسبت فعال می سازد.

تغی�یر هدف تغییر سیگنال حرکتی مرکزی

تع�داد کمی پ�ارامتر بن�ابراین کن�ترل ی�ک ح�رکت در ش�رایط مختل�ف، فق�ط ب�ا انتخ�اب ،

ان�جام م�ی شود.

20

شمای كلی پيشنهاد شده توسط چونگ 2007در سال

کنترل حرکت با استفاده از سینرجی های عضالنی

دو مدل برای سینرجی های عضالنی

فعالیت عضالنی

آسنکرو ن

متغیر با ()زمان

سنکرونثابت با ()زمان

تجزیه

سینرجی های ثابت با زمان

سینرجی های متغیر با زمان

23

انجام شده است که منجر به مطالعات زیادیهای متنوعی از سینرجیهای حرکتی کشف جنبه

اند. شده

24

نقش پسخورد در سینرجیهای عضالنی

قطع آوران )حذف تعامل )نبود اصالحات هوشمند تجربه های قبلی حیوان )مدل درونی از

حرکت(میزان فعالیت و تأخیر سینرجیها

25

نقش پسخورد در سینرجیهای عضالنی

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

9 برای تولید حرکت استفاده می که معموالشوند، تولید شده باشند.

26

پژوهش های انجام شدهمرور

27

مرور پژوهش های انجام شده

انواع سینرجی های عضالنی

فعالیت عضالنی

آسنکرو ن

متغیر با ()زمان

سنکرونثابت با ()زمان

تجزیه

28

سینرجی های ثابت با زمان

سینرجی های متغیر با زمان

30

31

داده های مورد بررسی

32

ب��اال • بس��یار بازس��ازی خط��ای (R2=71% )

ب�رای • ف�یزیولوژیکی توجی�ه نب�ود سینرجی های استخراج شده

عض�الت • بین معن�ادار رابط�ه نب�ود هر سینرجی

33

عضالت 1 Biceps brachii, s

2 Biceps brachii, L

3 Brachialis

4 Pronator teres

5 Brachioradialis

6 Triceps brachii, Lateral

7 Triceps brachii, L

8 Triceps brachii,M

9 Deltoid,A

10 Deltoid,M

11 Deltoid,P

12 Pectoralis Major,clavicular

13 Trapezius, S

14 Trapezius, M

15 Latissimus Dorsi

16 Teres Major

17 InfraSpinatus

عملکرد عضالتعملکرد عضله

ی ساعد در آرنج کننده خم 1و2و3و4و5

ی ساعد در آرنج کننده باز 6و7و8

ی بازو در شانه کننده خم 1و9و12

ی بازو در شانه کننده باز 7و11و15و16

ی بازو در شانه به داخل برگرداننده 9و12و15و16

ی بازو در شانه به خارج برگرداننده 11و17

1و14و15و16 بدن در شانهبهی بازو کننده نزدیک2

ی بازو از بدن در شانه کننده دور 10

سوپیناتور 1و2

پروناتور 4

برافراشتن اسکاپوال و چرخش رو به باالی آن

13

34

Semi-NMF مدل

,Y A X E

Y A X E

35

R-squared تغییرات

36

سینرجی

تکلیف

A B C

1    2    3    4    5   6   7   8  

سینرجی های مشترک

37

A

B

C

سینرجی های مشترک

عضالت1 Biceps brachii, s

2 Biceps brachii, L

3 Brachialis

4 Pronator teres

5 Brachioradialis

6 Triceps brachii, Lateral

7 Triceps brachii, L

8 Triceps brachii,M

9 Deltoid,A

10 Deltoid,M

11 Deltoid,P

12 Pectoralis Major,clavicular

13 Trapezius, S

14 Trapezius, M

15 Latissimus Dorsi

16 Teres Major

17 InfraSpinatus

38

اختصاصی در سینرجی های حرکت هشتم

عضالت1 Biceps brachii, s

2 Biceps brachii, L

3 Brachialis

4 Pronator teres

5 Brachioradialis

6 Triceps brachii, Lateral

7 Triceps brachii, L

8 Triceps brachii,M

9 Deltoid,A

10 Deltoid,M

11 Deltoid,P

12 Pectoralis Major,clavicular

13 Trapezius, S

14 Trapezius, M

15 Latissimus Dorsi

16 Teres Major

17 InfraSpinatus

خم کننده ی آرنج

خم کننده ی شانه

دور کننده ی شانه از بدن

سوپیناتور آرنج

39

جمع بندی مرحله اولصحت سنجی و توجیه فیزیولیژیکی

استخراج سینرجی ها به صورت یکتا

خطای بازسازی ناچیز

نکرونVس هVای سVینرجی بررسVی و اسVتخراج

وابسته/غیروابسته به جهت

دلVتفاده از مVنهاد اسVپیشsemi-NMF یVرای بررسVب

عمVودی ی دسVت در صVفحات هVای رسVنده حVرکت

ی تونیVک از )حVل مشVکل ناشVی از حVذف مؤلفVه

(EMGسیگنال

اطالعاتی راجب سازماندهی عضالت ؟ !!!!! ?

فصل دوم

ه�ا ب�ر اس�تخراج س�ینرجی اس���اس رفت���ار س�یگناله��ای الکتروم��ایوگرام در

فضای فاز

40

بازگشت هVای اساسVی در صVورتی کVه بازگشVت، از مشخصVه

زنVدگی در قطعVا_ نباشVد، دینVامیکی یVک سیسVتم نخواهVد جایگVاهی هVا تجربVه از اسVتفاده انسVان

داشت.

:1890هنری پوانکاره در سال بازگشVت یکی از مشخصVه هVای اساسVی سیسVتم

های پایستار

هفتاد سال بعد، إکمن و همکاران :تجسVم بVرای )روشVی بازرخVداد گVراف معVرفی

خاصیت بازگشت در سیستم های دینامیکی(41

42

گراف بازرخداد عضله اول در آزمایش اول

43

44

45

46

47

48

49

50

51

ساختارهای موجود در منحنی های بازگشتی تک نقطه ها

خطوط قطری خطوط افقی و عمودی

کمی سازی ساختارهای موجود(RQAآنالیز کمی سازی بازگشت ها )

52

قطعیتمتوسط طول خطوط قطریطول بلندترین خط قطریالمیناریتیزمان به دام افتادنزمان بازگشت نوع دوم

شاخص های انتخاب شده برای با سعی و خطااستخراج سینرجی ها

53

عضالت 1 Biceps brachii, s

2 Biceps brachii, L

3 Brachialis

4 Pronator teres

5 Brachioradialis

6 Triceps brachii, Lateral

7 Triceps brachii, L

8 Triceps brachii,M

9 Deltoid,A

10 Deltoid,M

11 Deltoid,P

12 Pectoralis Major,clavicular

13 Trapezius, S

14 Trapezius, M

15 Latissimus Dorsi

16 Teres Major

17 InfraSpinatus

عملکرد عضالتعملکرد عضله

ی ساعد در آرنج کننده خم 1و2و3و4و5

ی ساعد در آرنج کننده باز 6و7و8

ی بازو در شانه کننده خم 1و9و12

ی بازو در شانه کننده باز 7و11و15و16

ی بازو در شانه به داخل برگرداننده 9و12و15و16

ی بازو در شانه به خارج برگرداننده 11و17

1و14و15و16 بدن در شانهبهی بازو کننده نزدیک2

ی بازو از بدن در شانه کننده دور 10

سوپیناتور 1و2

پروناتور 4

برافراشتن اسکاپوال و چرخش رو به باالی آن

13

54

اهداف مرحله دوم

صحت سنجی و توجیه فیزیولیژیکی

تکرارپذیری

اس�تخراج و بررس�ی س�ینرجی ه�ای وابس�ته/غیروابس�ته ب�ه

جهت

عض�له در ح�رکت رس�نده دس�ت ب�ر روی 17بررس�ی

صفحه عمودی

استفاده از روش های غیر خطی

دس�تیابی ب�ه رابط�ه معن�ادار بین عض�الت عض�و ه�ر س�ینرجی

)اطالعات سازماندهی(

ن ای

ودیتحد

م

ش:رو

به ی

یابست

م دعد

ی ت کم

اطالعا

ت الی

فعت

سب)ن

هر ت

عضال

ی(ینرج

س

فصل سوم

بررسی تأثیر مقید کردن حرکت رسنده دست و اثبات

کارایی آن در توانبخشی

55

56

57

آنالیز کمی سازی بازگشت ها در پنجرهای کوچک

58

آنالیز کمی سازی

بازگشت ها در پنجرهای

کوچک

حضور قید کاهش میانگین شاخص ها کVاهش پیچیVدگی سVیگنالهای

EMG کاهش درجات آزادی

59

به صورت تابعی از تعداد سینرجی ها در R2 تغییراتحرکت ساده

به صورت تابعی از تعداد سینرجی ها در R2 تغییراتحرکت مقید

نرخ بازسازی مربع )معیار: R)

60

سینرجیهای

مشترک

سینرجی اختصاصی

61

مقید کردن حرکت

کاهش تعداد سینرجی ها

یادگیری راحت تر

62

جمع بندی و

پیشنهادها

جمع بندی

توجیه و صحت سنجی فیزیولیژیکی1.

بازس�ازی 2. خط�ای و ه�ا س�ینرجی اس�تخراج تکرارپ�ذیری

ناچیز

س��نکرون 3. ه��ای س��ینرجی بررس��ی و اس��تخراج

وابسته/غیروابسته به جهت

ح�رک 4. در س�نکرون ه�ای س�ینرجی بررس�ی و اس�تخراج

-semiدست رسانی روی صفحه ی عمود )معرفی مدل

NMF)

اطالع�اتی 5. ب�ه رس�یدن و خطی ه�ای روش از اس�تفاده

راجب سازماندهی عضالت در سینرجی ها

بررس�ی ت�أثیر مقی�د ک�ردن ح�رکت رس�نده دس�ت و اثب�ات 6.

کارایی آن در توانبخشی

63

64

استخراج سینرجی های متغیر با زمان:

پنجره گذاری سری های زمانی و بررسی

گراف بازرخداد متقابل عضالت هر

سینرجی

پیشنهادها

مدلسازی دقیق تر مؤلفه تونیک و کاهش

خطای بازسازی

65

66

67

68

69

همسایگی نزدیکترین مفهوم نمایش

70

71

74

75

76

77

78

79

80