Аннотация
В работе рассматриваются синергетические эффекты, проявляющиеся на уровне взаимодействия различных звеньев опорно-двигательного аппарата с паттернами биоэлектрической активности скелетных мышц в рамках концепции иерархического, модульного принципа управления. Двигательные синергии изучались на мышечном, кинематическом и нейрональном уровнях. Рассматривали пространственно-временную структуру двигательных синергий при выполнении короткого прямого удара боксерами высокой квалификации. Синергии извлекали с помощью факторного анализа методом выделения главных компонент. Установлено, что мышцы, образующие пространственную структуру первой синергии, имеют характерные для синергии паттерны импульсной активности управляющих сигналов. Пространственно-временные характеристики перемещений сегментов тела, а также параметры электроактивности скелетных мышц, в структуре синергий демонстрируют высокую стабильность при многократных реализациях двигательного действия и низкую вариативность при внутри- и межииндивидуальном сравнении. Межмышечное взаимодействие характерное для синергии может быть достигнуто разными стратегиями организации импульсной активности двигательных единиц. Сложное по координации движение может иметь разные временные паттерны активации синергий, но при этом паттерны одной формы могут быть смещены во времени относительно друг друга при их сравнении в ходе многократных реализаций модельного движения.
Литература
Бернштейн НА (1990) Физиология движений и активность М. Наука. [Bernshtejn NA (1990) Physiology of movements and activity. M. Nauka. (In Russ)].
Гурфинкель ВС, Коц ЯМ, Шик МЛ (1965) Регуляция позы человека. Москва. Наука. [Gurfinkel` VS, Kocz YaM, Shik ML (1965) Regulation of human posture. Moskva. Nauka. (In Russ)].
Muceli S, Boye A, d'Avella A, Farina D (2010) Identifying representative synergy matrices for describing muscular activation patterns during multidirectional reaching in the horizontal plane. J Neurophysiol 103(3):1532-1542. https//doi.org/10.1152/jn.00559.2009
Santuz A, Ekizos A, Kunimasa Y, Kijima K, Ishikawa M, Arampatzis A (2020) Lower complexity of motor primitives ensures robust control of high-speed human locomotion. Heliyon 6(10):e05377. https//doi.org/10.1016/j.heliyon.2020.e05377
Escalona M, Bourbonnais D, Goyette M, Le Flem D, Duclos C, Gagnon D (2021) Effects of varying overground walking speeds on lower-extremity muscle synergies in healthy individuals. Motor Control 27:1-18. https//doi.org/10.1123/mc.2020-0008
Kerkman J, Bekius A, Boonstra T, Daffertshofer A, Dominici N (2020) Muscle synergies and coherence networks reflect different modes of coordination during walking. Front Physiol 11:751. https//doi.org/10.3389/fphys.2020.00751
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
Rabbi M, Pizzolato C, Lloyd D, Carty C, Devaprakash D, Diamond (2020) Non-negative matrix factorization is the most appropriate method for extraction of muscle synergies in walking and running. Sci Rep 10(1):8266. https//doi.org/10.1038/s41598-020-65257-w
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 Сеченова108(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
Santos P, Vaz J, Correia P, Valamatos M, Veloso A, Pezarat-Correia P (2020) Muscle synergies reliability in the power clean exercise. J Funct Morphol Kinesiol 5(4):75. https//doi.org/10.3390/jfmk5040075
Altenburger K, Bumke O, Foerster O (1937) Allgemeine neurologie. Handbuch der Neurologie. Berlin.
Персон Р (1969) Электромиография в исследованиях человека. Москва. Наука. [Person R (1969) Electromyography in human studies. Moskva. Nauka. (In Russ)].
Команцев В, Заболотных В (2001) Методические основы клинической электронейромиографии. СПб. Лань. [Komancev V, Zabolotny`x V (2001) Methodological foundations of clinical electromyography. SPb. Lan. (In Russ)].
Clauser C, McConville J, Yoing J (1969) Weight, volume and center of mass of segment of the human body. AMRL T.R. Ohio.
Santos P, Vaz J, Correia P, Valamatos M, Veloso A, Pezarat-Correia P (2021) Intermuscular coordination in the power clean exercise: comparison between olympic weightlifters and untrained individuals-a preliminary study. Sensors (Basel) 21(5):1904. https//doi.org/10.3390/s21051904
Hasanbarani F, Latash M (2020) Performance-stabilizing synergies in a complex motor skill: analysis based on the uncontrolled manifold hypothesis. Motor Control 24(2):238-252. https//doi.org/10.1123/mc.2019-0049
Augenstein T, Washabaugh E, Remy C, Krishnan C (2020) Motor modules are impacted by the number of reaching directions included in the analysis. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng 28(9):2025-2034. https//doi.org/10.1109/TNSRE.2020.3008565
Mileti I, Serra A, Wolf N, Munoz-Martel V, Ekizos A, Palermo E, Arampatzis A, Santuz A (2020) Muscle activation patterns are more constrained and regular in treadmill than in overground human locomotion. Front Bioeng Biotechnol 8:581619. https//doi.org/10.3389/fbioe.2020.581619
Cheung V, Cheung B, Zhang J, Chan Z, Ha S, Chen C, Cheung R (2020) Plasticity of muscle synergies through fractionation and merging during development and training of human runners. Nat Commun 11(1):4356. https//doi.org/10.1038/s41467-020-18210-4
Гельфанд И, Цетлин М (1962) О некоторых способах управления сложными системами. УМН 17.1(103): 3-25. [Gel`fand I, Cetlin M (1962) About some ways of managing complex systems. UMN 17.1(103): 3-25. (In Russ)].
Фельдман А (1979) Центральные и рефлекторные механизмы управления движениями. М. Наука. [Fel`dman A (1979) Central and reflex motion control mechanisms. M. Nauka. (In Russ)].
Sternad D, Marino H, Charles S, Duarte M, Dipietro L, Hogan N (2013) Transitions between discrete and rhythmic primitives in a unimanual task. Front Comput Neurosci 7:90. https//doi.org/10.3389/fncom.2013.00090
Hogan N, Sternad D (2013) Dynamic primitives in the control of locomotion. Front Comput Neurosci 7:71. https//doi.org/10.3389/fncom.2013.00071
Overduin S, d'Avella A, Carmena J, Bizzi E (2014) Muscle synergies evoked by microstimulation are preferentially encoded during behavior. Front Comput Neurosci 8:20. https//doi.org/10.3389/fncom.2014.00020