多感觉融合及人体姿态控制.PDF

多感觉融合及人体姿态控制 授课时间 2007年6月25日 9:00－11:30 授课地点 马里兰大学 授课专家 JOHN JEKA JOHN JEKA 正在讲课 对运动人体来说，不断丰富本体感觉，并融合到技术中去是提高技术水平 的重要途径，例如速滑运动员在过弯道的时候要用手指接触冰面，单板滑雪运 动员或冲浪运动员也会用手指接触雪面或水面，目的是获得新的感觉来帮助保 持平衡。 在机械人的平衡中主要考虑到了机械平衡，但没有感觉调节，这是大脑独 一无二的功能，机械是很难模拟的。我们研究平衡主要就是要研究人体如何融 合各种感觉，以及如何权衡与分析各种感觉。 平衡控制是大脑对包括所有感觉、环境等因素等合并一起的信息总和进行 处理后的结果，好的控制是稳定性和灵活性的结合。 通常认为稳定的标准：晃动幅度小。但有时并非如此，例如老年人，肌肉 比较僵硬，晃动很少，所以容易疲劳，容易失去平衡。因此，应该说评价平衡 还是应该考虑到一些重要的人体环节的功能，包括踝关节、髋关节和跨步的稳 定策略，对保持稳定是很重要的。 1 肌电测试表明，当人站在一个平台上拉动一个手柄的时候，先开始活动的 是小腿的腓肠肌，然后肱二头肌才开始运动。另外一个例子：当拉动手柄时有 一个支架支撑住人的躯体，则腓肠肌的肌电消失，说明人体知道那些因素能够 影响到平衡。说明人在产生活动前首先要保持自身平衡，可能表明人有预先判 断功能，能够根据动作的后果自动采取平衡措施。 人体最重要的感觉来源是前庭神经、视觉、肌肉本体感觉和触觉，大脑如 何将来自这些器官的感觉进行融合？前庭很重要，例如进行复杂运动的时候， 如猴子从高处下落，或运动员向上跳，虽然他们进行着复杂运动，但他们的头 部几乎是不动的，虽然肢体在进行着复杂运动。这就是因为头部有眼睛和内耳， 所以，虽然躯体运动幅度很大，但是头部还是要保持稳定。但前庭并非主要用 于保持平衡的器官。 影片：一个站立平衡很差的老人，对他进行治疗的时候给他一个海绵垫， 他几乎无法保持站立平衡。睁眼走的时候走步正常，甚至跳舞也很正常，但是 闭上眼睛后走路就无法保持平衡，说明他的前庭系统功能已经丧失，但如果视 觉和本体感觉还存在，就能够保持基本的平衡。另外一个例子，患者坐在椅子 上，或静立，护士轻轻碰他他就无法保持平衡，也是一个前庭功能丧失的例子。 失去了感觉信息后人就无法知道自己的位置，无法保持平衡。失去了某一种感 觉的时候，身体不能流畅地融合各种感觉，需要使用各种不同的控制方法，因 此即便很简单的日常活动也很容易感觉疲劳。 Z-Axis Recumbent Rotator 是一个测试平衡的装置，受试者在一个黑暗圆 桶中被慢速旋转，受试者如果用头触壁，会感觉上下颠倒，如果用足触壁，则 感觉上下正常，说明触觉信息对平衡也有一定的影响。 2 “匹诺曹效应”（手指触鼻，震动肱二头肌肌腱，出现手指位置错觉）体 现了肌肉感觉对人体位置感觉的影响。另一个例子，靠墙直立，固定上身然后 震动足跟腱，人体会感觉失去直立位置。表明肌肉本体感觉对平衡的重要性。 前庭感觉被破坏的人可以通过视觉和肌肉本体感觉保持平衡，但如果失去 肌肉本体感觉，人无法保持平衡。有听觉和视觉的人能够在转动的圆盘上保持 平衡，只有视觉或听觉的人也能产生保持平衡的肌肉活动，但没有视觉和听觉 的人无法产生平衡反应，说明只有前庭感觉无法保持平衡。仅有前庭感觉的人 无法区分自己做低头和鞠躬两种动作的区别，必须要有肌肉本体感觉才能够区 别。 试验表明，与触觉相比，人们往往更相信自己的视觉，称之为“visual dominance”，但对盲人来说，虽然没有视觉