1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова
  4. T. 109, № 5, 2023

Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова, 2023, T. 109, № 5, стр. 612-628

Двигательные синергии в системе управления сложными спортивными равновесиями

С. А. Моисеев 1, *, Е. А. Михайлова 1

1 Великолукская государственная академия физической культуры и спорта
Великие Луки, Россия

* E-mail: sergey_moiseev@vlgafc.ru

Поступила в редакцию 09.02.2023
После доработки 24.03.2023
Принята к публикации 26.03.2023

Аннотация

В работе представлена структура двигательных синергий на мышечном и кинематическом уровнях их исследования при выполнении различных спортивных равновесий. Рассматриваются особенности формирования и модификации синергетических модулей в зависимости от реализуемой двигательной задачи. Предпринята попытка объединения некоторых вычислительных аспектов, применяемых в рамках различных концепций синергетического контроля. Инструментарий для выявления и анализа параметров синергий включал регрессионный анализ и методы факторизации данных. Установлено, что разные по биомеханической структуре равновесия могут быть реализованы с применением общих паттернов пространственной организации кинематических синергий, однако на мышечном уровне существование общих пространственных профилей активации не очевидно. Выявлено наличие нескольких разных временных паттернов активации синергий в структуре каждого рассматриваемого равновесия, что может быть связано с применением в ЦНС различных стратегий двигательного контроля. На структуру кинематических синергий может оказывать влияние искусственное ограничение степеней свободы, не связанное с центральными процессами управления. Показано, что включение понятия “пространство переменных” в положения о модульной организации способствует сближению существующих концепций двигательного контроля, основанных на синергии.

Ключевые слова: двигательные синергии, статическое равновесие, факторизация данных, двигательный контроль, художественная гимнастика

Список литературы

  1. Tresch M, Cheung V, d’Avella A (2006) Matrix factorization algorithms for the identification of muscle synergies: evaluation on simulated and experimental data sets. J Neurophysiol 95(4): 2199–2212. https://doi.org/10.1152/jn.00222.2005

  2. Scholz J, Schöner G (1999) The uncontrolled manifold concept: identifying control variables for a functional task. Exp Brain Res 126(3): 289–306.https://doi.org/10.1007/s002210050738

  3. Latash M (2010) Motor synergies and the equilibrium-point hypothesis. Motor Control 14(3): 294–322. https://doi.org/10.1123/mcj.14.3.294

  4. Гурфинкель ВС, Коц ЯМ, Шик МЛ (1965) Регуляция позы человека. М. Наука. [Gurfinkel` VS, Kocz Ya M, Shik ML (1965) Regulation of human posture. M. Nauka. (In Russ)].

  5. Александров А, Фролов А (2017) Биомеханический анализ координации позы и движения у стоящего человека при наклонах корпуса в сагиттальной плоскости. Журн высш нерв деятельн им ИП Павлова 67(1): 33–48. [Aleksandrov A, Frolov A (2017) Biomechanical analysis of the coordination of posture and movement in a standing person when the body is tilted in the sagittal plane. J Higher Nerve Activ named after IP Pavlov 67(1): 33–48. (In Russ)].

  6. Altenburger K, Bumke O, Foerster O (1937) Allgemeine neurologie. Handbuch der Neurologie. Berlin.

  7. Моисеев С, Пухов А, Михайлова Е, Городничев Р (2021) Методологические и вычислительные аспекты извлечения обширных мышечных синергий при локомоциях умеренной интенсивности. Рос физиол журн им ИМ Сеченова 108(1): 24–35. [Moiseev A, Pukhov A, Mikhailova E, Gorodnichev R (2021) Methodological and Computational Aspects of Extracting Extensive Muscle Synergies in Moderate-Intensity Locomotions. Russ J Physiol 108(1): 24–35. (In Russ)].https://doi.org/10.31857/S0869813922010101

  8. Радченко СГ (2011) Методология регрессионного анализа: монография. К. Корнийчук [Radchenko SG (2011) Metodology of regression analysis: monograph. K. Kornijchuk. (In Russ)].

  9. Saito H, Yokoyama H, Sasaki A, Kato T, Nakazawa K (2022) Evidence for basic units of upper limb muscle synergies underlying a variety of complex human manipulations. J Neurophysiol 127(4): 958–968. https://doi.org/10.1152/jn.00499.2021

  10. Zhao K, Zhang Z, Wen H, Wang Z, Wu J (2019) Modular Organization of Muscle Synergies to Achieve Movement Behaviors. J Healthc Eng 2019: 8130297. https://doi.org/10.1155/2019/8130297

  11. Jarque-Bou N, Scano A, Atzori M, Müller H (2019) Kinematic synergies of hand grasps: a comprehensive study on a large publicly available dataset. J Neuroeng Rehabil 16(1): 63. https://doi.org/10.1186/s12984-019-0536-6

  12. Scano A, Chiavenna A, Molinari Tosatti L, Müller H, Atzori M (2018) Muscle Synergy Analysis of a Hand-Grasp Dataset: A Limited Subset of Motor Modules May Underlie a Large Variety of Grasps. Front Neurorobot 12: 57. https://doi.org/10.3389/fnbot.2018.00057

  13. Chvatal S, Ting L (2013) Common muscle synergies for balance and walking. Front Comput Neurosci 7: 48.https://doi.org/10.3389/fncom.2013.00048

  14. Гельфанд И, Цетлин М (1962) О некоторых способах управления сложными системами. УМН 17(1): 3–25. [Gel’fand I, Cetlin M (1962) On some methods of managing complex systems. UMN 17(1): 3–25. (In Russ)].

  15. Torres-Oviedo G, Ting L (2007) Muscle synergies characterizing human postural responses. J Neurophysiol 98(4): 2144–2156.https://doi.org/10.1152/jn.01360.2006

  16. Torres-Oviedo G, Ting L (2010) Subject-specific muscle synergies in human balance control are consistent across different biomechanical contexts. J Neurophysiol 103(6): 3084–3098. https://doi.org/10.1152/jn.00960.2009

  17. Munoz-Martel V, Santuz A, Ekizos A, Arampatzis A (2019) Neuromuscular organisation and robustness of postural control in the presence of perturbations. Sci Rep 9(1): 12273.https://doi.org/10.1038/s41598-019-47613-7

  18. Hagio S, Ishihara A, Terada M, Tanabe H, Kibushi B, Higashibata A, Yamada S, Furukawa S, Mukai C, Ishioka N, Kouzaki M (2022) Muscle synergies of multidirectional postural control in astronauts on Earth after a long-term stay in space. J Neurophysiol 127(5): 1230–1239.https://doi.org/10.1152/jn.00232.2021

  19. Nishida K, Hagio S, Kibushi B, Moritani T, Kouzaki M (2017) Comparison of muscle synergies for running between different foot strike patterns. PLoS One 12(2): e0171535.https://doi.org/10.1371/journal.pone.0171535

  20. Бернштейн НА (1990) Физиология движений и активность. М. Наука [Bernshtejn NA (1990) Physiology of Movement and Activity. M. Nauka. (In Russ)].

  21. Glass S, Wildman L, Brummitt C, Ratchford K, Westbrook G, Aron A (2022) Effects of global postural alignment on posture-stabilizing synergy and intermuscular coherence in bipedal standing. Exp Brain Res 240(3): 841–851. https://doi.org/10.1007/s00221-021-06291-6

  22. Latash M, Zatsiorsky V (2016) Biomechanics and Motor Control. Elsevier Science.

  23. Robert T, Zatsiorsky V, Latash M (2008) Multi-muscle synergies in an unusual postural task: quick shear force production. Exp Brain Res 187(2): 237–253. https://doi.org/10.1007/s00221-008-1299-7

  24. Nardon M, Pascucci F, Cesari P, Bertucco M, Latash M (2022) Synergies Stabilizing Vertical Posture in Spaces of Control Variables. Neuroscience 500: 79–94. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2022.08.006

  25. Labanca L, Ghislieri M, Knaflitz M, Barone G, Bragonzoni L, Agostini V, Benedetti M (2021) Muscle synergies for the control of single-limb stance with and without visual information in young individuals. BMC Sports Sci Med Rehabil 13(1): 163.https://doi.org/10.1186/s13102-021-00392-z

  26. Park E, Schöner G, Scholz J (2012) Functional synergies underlying control of upright posture during changes in head orientation. PLoS One 7(8): e41583.https://doi.org/10.1371/journal.pone.0041583

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал