REAL

Sokizületű végtagok mozgásának szabályozása: elektro-mechanikus modell

Laczkó, József (2007) Sokizületű végtagok mozgásának szabályozása: elektro-mechanikus modell. Project Report. OTKA.

[img]
Preview
PDF
34548_ZJ1.pdf

Download (229Kb)

Abstract

Elkészítettük egy általános matematikai modell koncepcióját és számítógépes szimulációt fejlesztettünk végtagmozgások szabályozására. A modell izomerőket és ízületi elfordulásokat határoz meg a mozgató idegsejtek aktivitásmintái függvényében. Egyrészt az izmokat ingerlő idegi impulzusok frekvenciájából az izmok és a mozgatott végtag biomechanikai jellemzőit figyelembe véve kiszámítjuk, hogy milyen ízületi elfordulások és végtagmozgások jöhetnek létre. Másrészt megoldást kerestünk arra, hogy egy kívánt végtagmozgást generáljunk idegi aktívitás-mintákkal. Ennek a feladatnak elvileg végtelen sok megoldása lehet. A kérdést úgy közelítettük meg, hogy minden ízületet egy hajlító-feszítő izompárral szabályozunk úgy, hogy csak az egyik izom aktív egy adott időpontban. Ezt feltéve fejlesztettünk egy inverz modellt, hogy meghatározzuk a mozgató idegsejt-halmazok olyan ingerlő frekvenciáit, amelyek kivánt ízületi forgásokhoz vezethetnek. Kiszámítottunk lehetséges idegi ingerlő frekvenciákat, amelyek olyan ízületi forgásokat generálnának amilyeneket patkányok úszása és járása során mértek. A mért adatokat a New York University kutatóival közös munka során kaptuk. Tanulmányoztuk a gravitáció hatását a mozgásmintákra és a modell érzékenységét az izomerő-izomhossz kapcsolat és a testtartás változására. Hozzájárulunk neuroprotézisek fejlesztéséhez is gerincsérültek lábának elektromos izomingerlésével, továbbá egészségesek és Parkinson kórosok kar-és kézmozgásának varianciáját is vizsgáltuk. | A concept of a general mathematical model and a computer simulation for controlling limb movements has been developed. The model generates muscle forces and joint rotations as a function of activation patterns of motoneuron pools. Joint rotations and limb movements were computed from given frequencies of the neural impulses that activate the muscles. Biomechanical parameters of the muscles and the actuated limbs were considered. On the other hand we aimed to find neural activation patterns to generate a desired limb movement. This task has infinity of solutions. We approached this problem assuming that each joint were controlled by one flexor-extensor muscle pair and only one member of the muscle pair was active in a given moment. Using this assumption an inverse model has been developed to provide discharge rates of motoneuron pools that lead to the desired joint rotations. Possible motoneuron firing rates were computed from joint rotations measured in rats during swimming and walking. Experimental data were received during a common work with the researchers of the New York University. The effect of gravity on movement patterns and the sensitivity of the model to the change of muscle force-muscle length relations and to the change in posture were analyzed. We participated in developing neuroprostheses by electrical stimulation of leg muscles of spinal cord injured patients, furthermore arm and hand movement variances of healthy and Parkinsonian individuals were studied.

Item Type: Monograph (Project Report)
Uncontrolled Keywords: Informatika
Subjects: T Technology / alkalmazott, műszaki tudományok > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering / elektrotechnika, elektronika, atomtechnika
Q Science / természettudomány > QA Mathematics / matematika > QA75 Electronic computers. Computer science / számítástechnika, számítógéptudomány
Depositing User: Mr. Andras Holl
Date Deposited: 01 May 2009 07:21
Last Modified: 01 Dec 2010 00:57
URI: http://real.mtak.hu/id/eprint/42

Actions (login required)

View Item View Item