اثر فعالیت بدنی بر تابع هزینه ی انرژی در حرکات ارادی تمام بدن

امروزه از تکنیکهای بهینه سازی برای بررسی و ارزیابی سیستمهای کنترل حرکت بدن انسان، در چارچوب تئوری کنترل بهینه استفاده میشود. هدف از این مطالعه مقایسهی استراتژیهای کنترل حرکت بدن انسان حین انجام حرکت اختیاری انتقال از وضعیت اسکوات به وضعیت ایستاده در دو گروه افراد فعال و غیر فعال است.روش شناسی: برای محاسبه ی الگوی حرکت کل بدن هفت آزمودنی فعال و هفت آزمودنی غیر فعال، تعدادی مارکر بازتابی به نشانگرهای آناتومیکی مفاصل سمت چپ بدن آزمودنیها متصل شد و از حرکت اسکوات به استند این افراد با استفاده از سیستم آنالیز حرکت سه بعدی اپتیترک با فرکانس ۱۲۰ هرتز داده برداری شد. مدلی دو ب۹عدی و چهار سگمنتی، بر اساس معادلات حرکت تعریف شد. پس از اعمال قیدها و محدودیتها به مدل، یک تابع هزینه ی انرژی مکانیکی تعریف شد تا با استفاده از الگوریتم ژنتیک، وزن تابع هزینه ی انرژی مکانیکی در دو گروه فعال و غیر فعال حین اجرای تکلیف مورد نظر محاسبه شود. برای ارزیابی توانایی مدل در بازسازی نقشه ی حرکتی، از خطای مجذور میانگین ریشه ها بین الگوی پیشبینی شده توسط مدل و الگوی اجرایی آزمودنیها استفاده شد.نتایج: نتایج بهینه سازی حرکت اسکات به استند نشان داد که اگر درصد وزن تابع هزینه ی انرژی مکانیکی در در گروه فعال برابر با ۹۳ و در گروه غیرفعال برابر با ۷ باشد، خطای موجود بین الگوی پیش بینی شده و الگوی اجرایی آزمودنیها حداقل میشود.بحث: نتایج این مطالعه نشان داد که استراتژی های کنترل حرکتی افراد در حرکات تمام بدن و ارادی، به شدت تحت تاثیر شرایط بدنی است. استراتژی افراد فعال که وزن و قدرت بیشتری داشتند، بدین ترتیب بود که آنها اهمیت زیادی به بهینه سازی انرژی مکانیکی حرکت میدهند و سیستم عصبی مرکزی آنها حرکت را طوری برنامه ریزی میکند که یک تکلیف ارادی ثابت با حداقل تلاش و صرف انرژی مکانیکی اجرا شود. اما در افراد غیر فعال وزن تابع هزینه انرژی مکانیکی بسیار پایین است و احتمالا سیستم کنترلی بدن این افراد توابع هزینه ی دیگری مانند تعادل را بیشتر بهینه سازی میکند.نتیجه گیری: نتایج این مطالعه میتواند الگوی بهینه ی برخاستن از وضعیت اسکوات را با هدف استخراج مشخصه های حرکت انسان فراهم کند و در زمینه ی طراحی وسایل توانبخشی و پروتکل های تمرینی کمک کننده باشد.

کلیدواژه ها:

استراتژی کنترل حرکت ، بهینه سازی بر مبنای مدلسازی ، تابع هزینه انرژی ، حرکت اسکات به استند