STEROWANIE RUCHEM 

• Prof.  dr hab. Anna Jaskólska

    Kierownik  Zakładu Kinezjologii (egzamin) 

• dr Jarosław Marusiak (wykłady i zajęcia)

• mgr Piotr Harasymowicz (zajęcia)

• mgr Ewa Jarocka (zajęcia)
   

STEROWANIE  RUCHEM 

• Jednostka  motoryczna. 

  *Odruchy. 

• Uaktywnianie  jednostawowego aparatu ruchu.

• Repetytorium  1.

 

• Metody  stosowane do badań  w kontroli ruchów elektromiografia,  mechanomiografia zapis siły  lub momentów sił mięśniowych,  miometria (prezentacja).

 

• Laboratorium  - pokaz wszystkich metod.

 

• Krytyczna  analiza prac naukowych  z zakresu kontroli i  sterowania ruchami człowieka  oraz mechanizmów różnorodnych  form zachowania człowieka  jako podstawa własnych  projektów badawczych.

 
 

Tematyka  ćwiczeń:

STEROWANIE  RUCHEM 

• Krytyczna  analiza prac naukowych  z zakresu kontroli i  sterowania ruchami człowieka  oraz mechanizmów różnorodnych  form zachowania człowieka  jako podstawa własnych  projektów badawczych.

• Przygotowanie  projektów badawczych.

• Realizacja  projektów (podział na  małe grupy), zbieranie  danych.

• Realizacja  projektów (podział na  małe grupy), zbieranie  danych.

• Analiza  danych.

 

 

Tematyka  ćwiczeń, c.d.:
 

Literatura 

• Konturek S. (1998)  Fizjologia człowieka. Neurofizjologia t. IV  Wyd. Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków. 

• Grottel K., Celichowski  J. (1996) Organizacja mięśnia i sterowanie  ruchem. AWF Poznań, Podręcznik Nr 43.

• Grottel K., Krutki  P. (1996) Organizacja mięśnia i sterowanie  ruchem. Część II. Sterowanie ruchem. AWF  Poznań, Podręcznik Nr 46.  

• Błaszczyk J.W.  (2004) Biomechanika kliniczna. Wyd. Lek. PZWL.

 

• Bober T., Zawadzki J. (2006) Biomechanika układu ruchu człowieka.strukturalna  jednostawowego układu ruchu

 
 
 
 

Budowa jednostki  motorycznej 

• Jednostka mięśniowa

• Wskaźnik unerwienia

• Terytorium jednostki motorycznej

• Strefa płytek motorycznych 
   

Slajd z jednostką 

Ryc 13

  

Podział jednostek  ruchowych 

• S - wolne (slow)

• FR - szybkie odporne (fast resistant)

• FF - szybkie męczliwe (fast fatigable)

 
 
 
 

Ryc 12.9

 
 
 
 

Cechy  motoneuronów poszczególnych jednostek ruchowych 

Tabelka z cechami Tab  3.3

 
 
 
 

Sumowanie przestrzenne

 
 
 
 

Sumowanie czasowe

 
 
 
 

Pobudzanie i hamowanie

 
 
 
 

Cechy włókien  mięśniowych poszczególnych jednostek ruchowych 

•  SO - wolne tlenowe (slow oxidative) =  
  St - wolnokurczliwe (slow twitch) =

      I - typu pierwszego 
→ występują w jednostkach ruchowych typu S 

•  FOG - szybkie tlenowo-glikolityczne (fast oxidative-

      glicolitic) =

       FtA - szybkokurczliwe typu A (fast twitch A) =

       IIA - typu drugiego A 
→ występują w jednostkach ruchowych typu FR 

•  FG - szybkie glikolityczne (fast glicolitic) =  
  FtB - szybkokurczliwe typu B (fast twitch B) =

       IIX - typu drugiego X

      → wystepuja w jednostkach ruchowych typu FF 

 
 
  

Tabelka z cechami 

Tab 3.1 i dodatkowa 

Cechy  włókien mięśniowych poszczególnych jednostek  ruchowych 

IIX

 
 
 
 

Tabelka z cechami 

Tab 3.1 i dodatkowa 

Cechy  włókien mięśniowych poszczególnych jednostek  ruchowych 

IIX

 
 
 
 

Testy czynnościowe 

Rycinka 3.3

 
 
 
 

Budowa mięśnia szkieletowego

 
 
 
 

Skurcz mięśnia  
według teorii Huxley'a

Page 1

RUCHY WIELOSTAWOWE

tzw. jednokierunkowe ruchy sięgania

(ruchy celowe - ukierunkowane na cel)

wskazywanie obiektu, podnoszenie

filiŜanki wody, kładzenie ksiąŜki na

biurko, itp..

Page 2

I. Ogólne cechy ruchów sięgania

Punkt roboczy - punkt, którego tor ruchu (trajektoria) jest

najbardziej bezpośrednio związana z prawidłowym

wykonaniem zadania ruchowego

Lokalizacja punktu

roboczego:

w bezpośrednim kontakcie z

naszym ciałem lub poza nim

Page 3

Cechy ruchów sięgania

wykonywanych kończyną dominującą z jednej

wygodnej początkowej pozycji w przestrzeni do innej

wygodnej pozycji

1. Trajektoria punktu roboczego (końcowego)

jest prawie linią prostą.

Page 4

2. Profil prędkości punktu

roboczego jest prawie

symetryczny (kształt

dzwonu).

3. Profil przyśpieszenie

punktu końcowego

wykazuje dwa

szczyty

.

Amplituda ruchu (zakres)

Pozycja wyjściowa

Pozycja końcowa

Page 5

4. Trajektorie, prędkości i przyśpieszenia

w indywidualnych stawach mogą

wykazywać odmienne właściwości

(włączając w to odwrócenie kierunku

ruchu).

Page 6

RóŜny stopień zmienności torów ruchu:

2. Mniejsza zmienność (dobra

powtarzalność) toru ruchu

punktu końcowego

1. DuŜa zmienność

trajektorii ruchu w

indywidualnych stawach

Page 7

Konkluzja

Najbardziej powtarzalną cechą

trajektorii wielostawowych ruchów

sięgania jest

brak powtarzalności

czyli

zmienność

Page 8

II. Największe problemy kontroli naturalnych

ruchów sięgania

Wieloczłonowy łańcuch

łączący rękę z ciałem

Nasze ciało - jako układ

odniesienia podczas ruchów

sięgania + ruch ciała w

przestrzeni

(Punkt Roboczy)

Kontrola trajektorii punktu roboczego w stosunku do

układu odniesienia ze środkiem w naszym ciele i w

przestrzeni kartezjańskiej

PR = PK

Page 9

Źródła złoŜoności sterowania

wielostawowymi ruchami sięgania

1. Bardziej złoŜona biomechanika sterowanego układu

obwodowego (np. kończyny):

• istotna rola dodatkowych sił (odśrodkowa, dośrodkowa),

wzajemne oddziaływanie stawów poprzez mięśnie

dwustawowe,

• nowe czynniki neurofizjologiczne: odruchy międzystawowe

i międzykończynowe.

2. Nadmiar stopni swobody (problem Bernstein'a)

Page 10

Stopień swobody

• Kinematyczny stopień

swobody (n) - oś przechodząca

przez geometryczny środek

stawu, wokół której moŜliwy jest

ruch;

stopień swobody dla kończyny

- liczba niezaleŜnych osi ruchów

w stawie sumowana dla

wszystkich stawów danej

kończyny

• Liczba niezaleŜnych

współrzędnych niezbędnych do

opisania połoŜenia przedmiotu w

przestrzeni

• Liczba zmiennych (stawów,

mięśni) które muszą być

kontrolowane by wykonać

zamierzony, celowy ruch

• Liczba płaszczyzn, w których

moŜliwe są do wykonania są

ruchy w stawie

W biomechanice

W sterowaniu ruchami

Page 11

2. Jak rozwiązać problem nadmiaru

stopni swobody (SS)?

Dla kończyny - SS to

liczba niezaleŜnych osi

ruchów w stawie

sumowana dla

wszystkich stawów

>

Liczba zmiennych

niezbędnych do

wykonania lub opisania

wykonanego zadania

ruchowego (n

o

= 3 ; 3-

wymiarowa przestrzeń,

3 współrzędne)

Ruch 3-stawowej kończyny w jednej

płaszczyźnie z jednego, wyjściowego miejsca

w przestrzeniu do innego docelowego

Nieskończona

liczba moŜliwych

konfiguracji

kończyny

odpowiadająca

końcowej pozycji

punktu

roboczego

kończyny

Page 12

Problem Bernstein'a

Jak OUN wybiera, w którym stawie wykonać ruch i w o

jakim zakresie, aby zająć wcześniej zamierzoną pozycję

dłoni?

Iloma parametrami posługuje się OUN by wykonać

określone zadanie ruchowe???

Czy liczba ta jest większa (nadmiar) czy mniejsza niŜ

liczba kinematycznych stopni swobody (n)?

Typowy przykład „nadmiaru”

Eliminacja „nadmiaru” stopni swobody układu

obwodowego (kończyny): te same dwa pokrętła

kontrolujące ruch w trzech stawach kończyny (S1

= x + y; S2 = x - y; S3 = 3x - 2y) (dwie zmienne

kontrolowane by sterować ruchem w 2-wymiarowej

przestrzeni)

Page 13

Naturalna zmienność ruchów człowieka → liczba

sterowanych parametrów większa niŜ liczba parametrów

niezbędnych do wykonania zadania ruchowego lub opisania

jego wykonania (n

o

=3)

Problem nadmiaru SS nie znika

OUN musi wybierać

Jak OUN wybiera konkretny schemat

kontrolowanych parametrów by był

dopasowany do zadania ruchowego?

Page 14

Czy dla OUN waŜna jest określona

kombinacja sterowanych parametrów i

obrotu w konkretnym stawie?

Sposoby sterowania ruchami w przypadku nadmiaru SS

Całkowita eliminacja nadmiaru SS

Wykorzystywanie nadmiaru stopni

swobody poprzez uŜycie zasady

koordynacji

Bernstein:

Sposób na rozwiązanie problemu nadmiaru SS to tworzenie

synergii

Page 15

Synergie -

plastyczne, zmienne zaleŜności pomiędzy sterowanymi

parametrami (zmiennymi) kierowanymi do poszczególnych,

indywidualnych elementów (np. mięśni)

Jednostka strukturalna

(Israel Gelfand and Michael Tsetlin)

-

elementy układu (poszczególne stawy czy mięśnie)

wykonujące ruch, z których tworzona jest (składana) jedna

jednostka specyficzna dla danego zadania ruchowego

Synergie - reprezentują cele jednostek strukturalnych

Zachowanie motoryczne - zamaskowane synergie

Page 16

Synergie

• tworzone na róŜnych poziomach OUN

np. odruchy pomiędzy mięśniami przechodzącymi nad

róŜnymi stawami kończyny

• “dostrajane” przez sygnały zstępujące i informacje

sensoryczne z receptorów

“Dostrajanie” aparatu interneuronalnego rdzenia kręgowego

przez sygnały zstępujące z mózgu - jako mechanizm

tworzący synergie w związku z określonym zdaniem

ruchowym

Page 17

Jakiego “wewnętrznego” języka uŜywa mózg

celem komunikowania się z rdzeniem kręgowym?

Jakich centralnie kontrolowanych parametrów

uŜywa mózg?

Page 18

III. Mechanizmy rdzeniowe koordynacji

wielostawowej: odruchy międzystawowe

Bodziec na skórze → skurcz mięśni kontrolujących róŜne

stawy kończyny lub mięśnie innej kończyny, np.

• odruch zginania kończyny

• odruch zginania i kontralateralny odruch prostowania

Czas tych odpowiedzi: 50 -100 ms (typowo 70 ms)→ natura polisynaptyczna

Źródło tych odpowiedzi: oprócz zasadniczych równieŜ aktywacja włókien

aferentnych małych receptorów tzw. aferentacje odruchu zginania:

m.in..nocyreceptory, wolne zakończenia nerwowe (III, IV), drugorzędowe

zakończenia nerwowe (II)

Page 19

PrzyŜyciowo u ludzi (i zwierząt):

Zmiana długości mięśnia

→

ruch w stawie

→

zmiana długości innych

mięśni przechodzących nad tym stawem

Mięśnie dwustawowe

→

niemoŜliwy czysty, wyizolowany ruch w jednym

stawie

Page 20

Badania na mięśniach izolowanych (T. R. Nichols):

kontrolowane zmiany długości pojedynczego mięśnia bez zmian

długości innych mięśni:

Klasyczny wzorzec odruchowy obejmuje

• samoczynne/samorodne pobudzenie mięśnia macierzystego i

wzajemnie zwrotne hamowanie antagonisty wywołane

aktywnością włókien aferentnych wrzecionek mięśniowych

• samoczynne/samorodne hamowanie mięśnia macierzystego

wywołane aktywnością włókien aferentnych Ib z organów

ścięgnistych Golgiego

Page 21

IV. Mechanizmy rdzeniowe koordynacji

wielostawowej: kontrolowane parametry

Odruch ścierania u Ŝaby „rdzeniowej” (bez mózgowia) - model

badania kontroli ruchów wielostawowych

•

Zachowane mechanizmy

rdzeniowe kontroli

ruchów kończyny,

• Brak impulsów z mózgu

Bodziec - papierek z

kwasem solnym na

grzbiecie lub kończynie

po tej samej stronie

Page 22

IV. Mechanizmy rdzeniowe koordynacji

wielostawowej: kontrolowane parametry

Prawidłowy ruch ścierania

nawet kiedy połoŜenie

kończyny w stosunku do ciała

zmienia się

śaba „rdzeniowa” - „wie” gdzie

jest kończyna.

Bodziec - papierek z

kwasem solnym na

kończynie po tej

samej stronie

Page 23

IV. Mechanizmy rdzeniowe koordynacji

wielostawowej: kontrolowane parametry

Bodziec - papierek z

kwasem solnym na

grzbiecie

1. Ograniczenie ruchu w stawie

kolanowym (max amplituda ruchu

5).

2. Gips na bardziej dystalnym stawie.

3. obciąŜenie (równe cięŜarowi

kończyny) na dystalnej części

kończyny.

Badania z zaburzeniami w odruchu “ścierania”

Page 24

O czym mówią wyniki tych badań?

1. Nawet na poziomie rdzenia kręgowego, kontrolowane

parametry nie są formułowane z punktu widzenia

pojedynczego mięśnia czy ruchu w pojedynczym

stawie

2. Występuje bardzo szybka korekcja wzorca ruchu

(przypuszczalnie wbudowana w „program” ruchu

ścierania).

Page 25

V. Mechanizmy nadrdzeniowe koordynacji

wielostawowej

Kierunek ruchu dowolnego a aktywność neuronów w pewnych

strukturach mózgu

Zgodne z generalną hipotezą, Ŝe mechanizmy centralne

(ośrodkowe) skupione są na pewnych parametrach

związanych z ruchem punktu roboczego,

a nie

parametrami związanymi z kontrolą i sterowaniem

poszczególnych mięśni czy stawów

Page 26

Wyniki innych badań

Wzorce aktywności nerwowej niektórych struktur a

charakterystyka ruchów dowolnych (na poziomie kinematycznym),

np. trajektorii Punktu Roboczego (PR)

Zgodne z ogólną hipotezą kontroli trajektorii podczas

ruchów wielostawowych

Page 27

•

Dodatkowe pola ruchowe

• Skorupa

• Kora mózgu:

kodowanie trajektorii PR niezaleŜnie od

wymaganych sił i wzorców aktywności

poszczególnych mięśni

Struktury mózgu mające związek charakterystyka

ruchów dowolnych

Page 28

•

Jądro czerwienne:

* Kodowanie właściwości systemu sprzęŜeń zwrotnych odruchów

rdzeniowych (Jim Houk)

* związek aktywności poszczególnych neuronów jądra z inicjowaniem ruchu,

jego prędkością i amplitudą (podstawowymi parametrami uŜywanymi w

sterowaniu punktem roboczym kończyny)

Generalny model kontroli

połoŜenia PR bazujący

na związku między

móŜdŜkiem a jądrem

czerwiennym

Powiązane z

“programem

ruchu”

Jadro

Czopo-

wate

Jadro

Siatkowate

mostu

Włókna

korowo-

czerwienne

Jadro

czerwienne

Droga

czerwienno-

rdzeniowa

Jadro

siatkowate boczne

Kora móŜdŜku

(kom. Purkinjego)

Page 29

VI. Hipoteza trajektorii równowagi

OUN przesuwa obraz

pozorny PR wzdłuŜ

poŜądanej trajektorii,

określonej współrzędnymi

w przestrzeni kartezjańskiej

Trajektoria wirtualna

(pozorna)

Źródłem aktywnych sił

przemieszczających PR jest

róŜnica pomiędzy dwoma

trajektoriami

Rzeczywisty

tor ruchu

Cel

Kontrola wielostawowej kończyny jako proces przesunięcia

punktu równowagi, określonego przez właściwości aparatu

ruchu i siły zewnętrzne

Page 30

VII. Co jest kontrolowane?

1. Siła rozwijana przez poszczególne mięśnie? NIE

2. Wzorce aktywności (EMG) poszczególnych mięśni? NIE

3. Momenty sił w poszczególnych stawach? NIE

4. Rotacja w poszczególnych stawach? NIE

Page 31

Kontrola ruchów wielostawowych → dokładne

sterowanie torem ruchu PR

parametry wykorzystywane przez OUN, to związane z

parametrami zewnętrznymi (ruchu) mającymi znaczenie

funkcjonalne

• Współrzędne punktu roboczego

• Wektor siły generowanej przez PR

Mające bezpośredni związek z wykonaniem zadania ruchowego

Potwierdzeniem tego punktu widzenia - jest najlepsza powtarzalność toru ruchu PR

Page 32

Gdy “zamrozisz” komendę ruchu, to współrzędne PR

w przestrzeni zaleŜą od sił zewnętrznych (od wektora

siły)

Ma to miejsce kiedy PR ma właściwości

spręŜyste

Page 33

Punkt roboczy jest w

równowadze (rozwijając siłę,

F) w określonym miejscu

przestrzeni (Ro) → zmiana w

sile zewnętrznej (Fe) powoduje

Ŝe → PR wprowadzony jest w

ruch podobny do ruchu

spręŜyny (R

(t)

)

Page 34

Komenda ruchu „zamroŜona”, ale wektor połoŜenia i siły pięści zmieniły się

to komenda ruchu

• nie określa wektora połoŜenia i wektora siły , ale raczej

• definiuje parametry spręŜyste układu - wektor równowagi (podobnie do

długości w spręŜynie) i właściwości pola sił w pobliŜu punktu równowagi,

generowanego przez wszystkie mięśnie ramienia (e.g. sztywność mięśni)

Humphrey

Grupa neuronów wywołująca ruch w stawie

Grupa neuronów wywołująca współskurcz mięśni

antagonistycznych - modulacja sztywności stawu

(to jest to czego moŜna by spodziewać się po komórkach

zapewniających równowagę połoŜenia i sztywność)

Pośrednie dowody

Page 35

Palec

Page 36

Konkretne parametry (zmienne), którymi

posługuje się OUN w sterowaniu ruchami

wielostawowymi - nie są znane

Przyjmuje się, Ŝe mogą to być

• Właściwości aparatu ruchu (wektor równowagi,

sztywność stawów??)

• Pola sił działających na punkt roboczy kończyny

Page 37

NADMIAR STOPNI SWOBODY

CZY

OBFITOŚĆ

Jeśli w załączniku znajdują się obrazki, nie zostaną wyświetlone.  Pobierz oryginalny załącznik.

Page 1

REAKCJE

Z GÓRY ZAPROGRAMOWANE

Programy korekcji ruchu

• Podczas zaburzenia stabilnego połoŜenia członów ciała w

stawie (pozycji w stawie)

• Podczas zaburzenia ruchu

• Korekcje z góry zaprogramowane pionowej postawy ciała

• Korekcje podczas chodu - potykania się

Page 2

Rzeczywisty świat jest źródłem wielu zaburzeń naszej postawy

czy ruchu, ze względu na nieoczekiwane zmiany pola sił

oddziałujących na nasze ciało, informacji czuciowych, itp.

Nasz organizm powinien być wyposaŜony w róŜne

mechanizmy zapewniające takową stabilność

Wysłanie komendy ruchu

zapewniającej określoną

postawę ciała lub wykonanie

ruchu

Realizacja komendy przez mięśnie

Zmiany warunków

środowiska

zewnętrznego

Planowany ruch lub postawa ciała ulegają zaburzeniu przez te

zmiany, a niezbędne jest by nie ulegały zmianom pomimo zaburzeń

Page 3

Mechanizmy zapewniające taką stabilność

•

elastyczność mięśni i ścięgien, oraz odruchy z mięśni,

które generują odpowiednie zmiany w sile mięśni celem

zrównowaŜenia sił zaburzających

• grupa reakcji półautomatycznych na zmiany długości

mięśnia, które pojawiają się po stosunkowo krótkim

czasie opóźnienia (który jednak jest dłuŜszy od czasu

opóźnienia odruchu monosynaptycznego)

Page 4

I. RóŜne nazwy będące odzwierciedleniem róŜnego

rozumienia natury i znaczenia funkcjonalnego tych reakcji:

odruchy o długim czasie opóźnienia, reakcje z góry zaprogramowane,

reakcje wywołane, M2-M3, czynnościowy odruch na rozciąganie

Sposób wywołania reakcji z

góry zaprogramowanych

• Osoba utrzymuje stałą pozycję w

stawie wbrew obciąŜeniu

zewnętrznemu (wytworzonemu

przez mechanizm) dzięki stałemu

skurczowi mięśnia

• Instrukcja: w przypadku

zewnętrznego zaburzenia, powrócić

do pozycji wyjściowej tak szybko jak

to moŜliwe

• Nieoczekiwana, nagła zmiana

obciąŜenia przez mechanizm

wywołuje sekwencję zmian w EMG

rozciągniętego mięśnia

Fazowy

odruch na

rozciąganie

50-100 ms

30 ms

Rzeczywisty sygnał

zaburzenie

Reakcja dowolna

zaburzenie

Czas [s]

Page 5

Reakcje z góry zaprogramowane występują równieŜ u

zwierząt odkorowanych (bez kory mózgu) i

rdzeniowych

Łuki reakcji z góry zaprogramowanych nie muszą

obejmować neuronów korowych

Reakcje z góry zaprogramowane nie są prostym

odruchem na rozciąganie obejmującym neurony

korowe

Czy reakcja z góry zaprogramowana jest odruchem, tylko

Ŝe obejmującym neurony korowe?

Page 6

Reakcje z góry zaprogramowane róŜnią się znacząco od

innych odruchów

• w duŜym stopniu zaleŜą od instrukcji jaką dajemy

badanej osobie

Reaguj; w przypadku

zaburzenia, powróć do pozycji

wyjściowej tak szybko jak to

moŜliwe

Nie reaguj; nie stawiaj oporu

zaburzeniu zewnętrznemu;

pozwól mechanizmowi

poruszać twoją kończyną

zaburzenie

Reakcja dowolna

Czas [s]

Page 7

II. Dlaczego reakcja z góry zaprogramowana

nie jest odruchem na rozciąganie?

• Nie wykazują ścisłej, jednoznacznej zaleŜności pomiędzy zmianą

długości mięśnia a jego odpowiedzią na tę zmianę

• W zaleŜności od instrukcji danej badanej osobie, mogą

występować zarówno w mięśniu, którego długość uległa

zwiększeniu, ale równieŜ w przypadku jej zmniejszenia lub braku

zmian wywołanych perturbacją

• Amplituda odpowiedzi reakcji z góry zaprogramowanych nie

koreluje z amplitudą perturbacji (jeŜeli osoba nie moŜe jej

przewidzieć). Kompensacja zaburzenia moŜe być od 0% do 100%

wielkość odpowiedzi musi być zaprogramowana wcześniej, przed

zadziałaniem bodźca (na podstawie innych czynników)

reakcje te mogą być nazywane wywołanymi lub z góry

zaprogramowanymi

Page 8

Schemat generowania reakcji z góry zaprogramowanych

Komenda do mięśni by

trzymać pozycję stawu

wbrew obciąŜeniu

Łuk tej reakcji nie musi

obejmować wyŜszych

ośrodków nerwowych

Komenda

ośrodkowa,

centralna

Toniczny

odruch na

rozciąganie

mięsień

∆C = komenda z góry

zaprogramowana

Jeśli badana osoba wie, Ŝe nastąpi

zaburzenie, moŜe wcześniej przygotować

komendę korekcji przez “wyŜsze ośrodki

nerwowe”, która będzie gotowa do

uruchomienia przez odpowiedni sygnał

obwodowy

Page 9

III. Źródła aferentne reakcji z góry

zaprogramowanych

Co to jest

“odpowiedni bodziec

obwodowy”

wyzwalający reakcję z góry

zaprogramowaną?

Jeśli czynnik zaburzający jest jedynie

bodźcem wyzwalającym reakcję, to źródło

bodźca nie wydaje się być znaczące

Bodziec dla tych reakcji moŜe być

„dostarczony” przez jakikolwiek

receptor

Mechanizm

tonicznego odruchu

na rozciąganie

Komenda

ośrodkowa,

centralna

słuch

widzenie

mięsień

proprioreceptory

Page 10

Badania nad rolą róŜnych aferentacji w generowaniu

reakcji z góry zaprogramowanych

Selektywna blokada przewodzenia

wzdłuŜ określonych układów

aferentnych (znieczulanie róŜnych

segmentów ramienia)

Reakcje z góry zaprogramowane nie

występowały tylko w przypadku

znieczulenia całej kończyny (kiedy układ

nerwowy nie otrzymywał Ŝadnej informacji

o zaburzeniu).

Wykazano, Ŝe sygnały z proksymalnego

segmentu są wystarczające, ale nie

niezbędne, jako bodziec dla reakcji z góry

zaprogramowanych.

Komenda

ośrodkowa

proprioreceptory

mięsień

Toniczny odruch na

rozciąganie

widzenie

słuch

Page 11

IV. Reakcje z góry zaprogramowane

podczas zaburzenia ruchu

Typowy, trójfazowy wzorzec EMG

podczas szybkiego ruchu zgięcia w

stawie łokciowym (z określonej pozycji

wyjściowej do końcowej) przy stałym

obciąŜeniu zewnętrznym

Nieoczekiwane zmiany obciąŜenia

zewnętrznego

Wzrost obciąŜenia i wzorzec EMG

Dostosowanie aktywności EMG agonisty i antagonisty poprzez reakcję z góry

zaprogramowaną nie jest w stanie w pełni skompensować efektów działania

zaburzenia; po niej następuje korekcja przez aktywację dowolną mięśni

Wzrost

obciąŜenia

czas

Page 12

Wykonaniu kaŜdego zadania ruchowego towarzyszy

programowanie szybkiej reakcji korekcyjnej dla

przewidywanego, ewentualnego wystąpienia

zaburzenia ruchu w wyniku perturbacji

Wielkość korekcji (amplituda reakcji z góry zaprogramowanej) moŜe

być wygenerowana na bazie wcześniejszych doświadczeń badanej

osoby.

Page 13

V. Podstawowe cechy reakcji z góry

zaprogramowanych

1.Reakcje z góry zaprogramowane w duŜym stopniu

zaleŜą od instrukcji jakiej udzielamy osobie badanej

(kompensować lub nie)

Page 14

V. Podstawowe cechy reakcji z góry

zaprogramowanych

2. Gotowość występowania reakcji z góry

zaprogramowanych nawet w mięśniu, którego

długość uległa skróceniu

(w zaleŜności od instrukcji, kaŜda osoba jest w stanie

zaprogramować jakąkolwiek kombinację komend do mięśni,

niezaleŜnie od wpływu przyszłej perturbacji na długość

mięśnia)

Page 15

V. Podstawowe cechy reakcji z góry

zaprogramowanych

3. Nie ma związku pomiędzy amplitudą odpowiedzi

reakcji z góry zaprogramowanej i amplitudą

zaburzenia poniewaŜ amplituda ruchu korekcyjnego

musi być zaprogramowana zanim wystąpi czynnik

zaburzający/perturbacja

Page 16

4.

Wibracja wysokiej częstotliwości nie zmienia amplitudy odpowiedzi

reakcji z góry zaprogramowanej podczas gdy prowadzi do

znacznego obniŜenia amplitudy odruchów monosynaptycznych

(odruch H)

V. Podstawowe cechy reakcji z góry zaprogramowanych

Poprzez mechanizm hamowania

presynaptycznego - zakończenia aferentne Ia

na motoneuronach , ale nie na zakończenia

interneuronów biorących udział w hipotetycznym

łuku wyzwalającym reakcje z góry

zaprogramowane

Odruch H, fala M1

wibracja

czas

Komenda

ośrodkowa

centralna

Toniczny

Odruch na Roz.

mięsień

Page 17

VI. Z góry zaprogramowane korekcje

pionowej postawy ciała

Postawa ciała (i lokomocja) + niespodziewane zaburzenia

Reakcje kompensacyjne

pojawiające się z opóźnieniem

podobnym do reakcji z góry

zaprogramowanych

Page 18

W odpowiedzi na zaburzenie, oddziałujące na

róŜne elementy ciała stojącej osoby, występują

zmiany w aktywności mięśni posturalnych, zwane

korekcyjnymi reakcjami posturalnymi

Specyficzne dla efektów mechanicznych

perturbacji na równowagę ciała, a nie dla

miejsca zadziałania zaburzenia

Reakcje kompensacyjne u stojącej osoby

opierającej się

* o przedmiot stanowiący stałe

podparcie

* o przedmiot chwiejny

Reakcje kompensacyjne zaleŜą od intencji

badanej osoby

Page 19

VI. KOREKCYJNE REAKCJE POTYKANIA

LOKOMOCJA

najczęściej występujący akt ruchowy

korekcyjna reakcja potykania

- odpowiedź odruchowa o

długim czasie opóźnienia

występująca w czasie

ruchów lokomocyjnych,

której towarzyszy „omijanie”

nieoczekiwanej przeszkody

Jeśli w załączniku znajdują się obrazki, nie zostaną wyświetlone.  Pobierz oryginalny załącznik.

Page 1

KINESTEZJA

Percepcja połoŜenia i ruchu segmentów ciała w

przestrzeni i kaŜdego z nich w stosunku do siebie

bez kontroli wzrokowej

Page 2

I. Parametry mogące być źródłem informacji

kinestetycznych

•

długość mięśnia (wrzecionka mięśniowe)

•

prędkość zmian długości mięśnia (wrzecionka mięśniowe)

•

siła mięśnia (organy ścięgniste Golgiego)

•

kąt w stawie (receptory stawowe)

•

ciśnienie wywierane na skórę i inne

Page 3

II. Proprioreceptory jako źródło

informacji kinestetycznej

II.1. Długość i prędkość skracania mięśnia

i/ mierzone przez wrzecionka mięśniowe:

pierwszorzędowe zakończenia wrzecionek (Ia) - wraŜliwe

na zmiany długości i ich prędkość;

drugorzędowe (II) - wraŜliwe na zmiany długości

Page 4

ii/ Czynniki utrudniające pomiar długości i prędkości

mięśnia przez wrzecionka mięśniowe

WraŜliwość wrzecionek - modulowana przez motoneurony 

aktywowane razem z motoneuronami  → aktywacja mięśnia

→ siła mięśnia → ruch

Poziom aktywności wrzecionek zaleŜy nie tylko od długości i

prędkości skracania mięśnia, ale równieŜ od poziomu

aktywności mięśnia

Page 5

Wpływ poziomu aktywności mięśnia na poziom

aktywności wrzecionek - warunki izometryczne

Średni poziom wyładowań wrzecionek mięśniowych jest

proporcjonalny do długości mięśnia

Wzrost poziomu aktywności mięśnia

Wzrost aktywności układu  (pomimo

brak zmian długości mięśnia w skurczu

izometrycznym)

Wzrost aktywności zakończeń

nerwowych wrzecionek → OUN moŜe

interpretować to jako ruch

(odpowiadający zmianom długości),

podczas gdy ruchu brak w skurczu

izometrycznym

siła

Page 6

Wpływ poziomu aktywności mięśnia na poziom

aktywności wrzecionek - warunki izotoniczne

Staw uwolniony i następuje skracanie mięśnia

Wzrost poziomu aktywności

motoneuronów  (i )

To moŜe wystąpić ten sam poziom

aktywności zakończeń nerwowych

wrzecionek przy róŜnych długościach

mięśnia

Dlaczego nie mylimy się w ocenie długości mięśnia

przy róŜnych poziomach aktywności mięśnia?

Page 7

ii/ Czynniki utrudniające pomiar długości mięśnia przez

wrzecionka mięśniowe

Elastyczność mięśnia -

RóŜnica między długością włókna mięśniowego a długością jednostki

mięsień-ścięgno

Aktywacja mięśnia w warunkach

izometrycznych:

Długość mięsień-ścięgno - stała

Długość włókien mięśniowych - maleje

Długość ścięgna - rośnie

By ocenić połoŜenie

kończyny OUN musi znać

długość mięsień-ścięgno, a

poziom aktywności

wrzecionek zaleŜy od

długości włókien

mięśniowych

Page 8

II.2. Proprioreceptory jako źródło informacji

kinestetycznej

Organy ścięgniste Golgiego jako detektory siły

• Nie są wraŜliwe na zmiany długości mięśnia

• WraŜliwe na zmiany siły mięśnia, podczas gdy moment siły

rozwijany jest wokół stawu

Przy róŜnych katach w stawie zaleŜność między siłą a momentem siły jest

róŜna ze względu na zmiany ramienia siły

Page 9

Zmiany ramienia siły wraz ze zmiana kata w

stawie

Page 10

Organy ścięgniste Golgiego

Nie są źródłem informacji, która sama

w sobie byłaby wystarczająca do

oceny momentu siły

Page 11

II.3. Proprioreceptory jako źródło informacji

kinestetycznej

Receptory stawowe jako detektory kąta w stawie

• aktywność receptorów stawowych vs. kąt w stawie

Receptory wolno adaptujące się (utrzymujące

poziom aktywności przez długi czas kiedy nie ma

zmiany kąta) - maksymalna wraŜliwość w kątach

zbliŜonych do fizjologicznych granic zakresu ruchu

Częstotliwość pobudzeń

receptorów stawowych

zaleŜy od napięcia torebki

stawowej

Częstotliwość

pobudzeń

kąt

Granice anatom.

Page 12

Prawidłowa percepcja kinestetyczna odbywa

się dzięki udziałowi sygnałów z wielu

receptorów

Czy to dobrze czy źle?

Zapalenie stawów

Sztuczne protezy

Page 13

III. Rola komendy ruchu w odbiorze wraŜeń

kinestetycznych

• von Holst - kopia eferentna (odniesienia; referencyjna)

Kopia eferentna =

kopia komendy ruchu dowolnego biorąca udział w

„odszyfrowywaniu” róŜnorodnych informacji z receptorów

obwodowych,

np. wrzecionka mięśniowe, których aktywność zaleŜy od układu , a z kolei jego

aktywność od zstępującej bieŜącej komendy ruchu.

Page 14

Czym jest komenda ruchu?

Hipoteza punktu równowagi: wartość progu tonicznego odruchu na rozciąganie

() opisana jako lokalizacja charakterystyki TOR na płaszczyźnie

siła-długość



długość

siła

Te kombinacje {F,L} są moŜliwe

Te kombinacje {F,L} są niemoŜliwe

Page 15

Co się dzieje kiedy osoba wybiera komendę

ruchu?

WywaŜona suma aktywności

aferentnej ze wszystkich

moŜliwych źródeł

KaŜdy punkt na Nch TOR odpowiada róŜnym

wartościom kąta w stawie, długości i siły mięśnia (i tym

samym unikalnej kombinacji poziomu aktywności

receptorów stawowych, wrzecionek i receptorów

Golgiego).

Nadmiar czy obfitość informacji?

Radzenie sobie z potencjalnymi

problemami kiedy „wypada” któraś z

informacji, np. w wyniku choroby

Krzywa

aferentna

Krzywa

eferentna

długość

siła

Page 16

IV. Drogi sygnałów wstępujących do kory

z receptorów obwodowych

Obwodowy koniec aksonu kształtu T

Ośrodkowa wypustka aksonu kształtu T

Neuron czuciowy zwoju

Struktury nadrdzeniowe

Ipsilateralna część odcinka piersiowego rdzenia

kontralateralna strona ciała

Ventral posterior nucleus

Jądro komorowe brzuszne

Stacja przekaźnikowa informacji sensorycznych do

pól czuciowych kory

wzgórze

Oś ciała

Rdzeń kręgowy

Zwój kręgowy

Rdzeń przedłuŜony

kora

(płat ciemieniowym)

Wstęga przyśrodkowa

Page 17

Mapa pól czuciowych kory ciemieniowej

Przetwarzanie informacji w korze

mózgu

• prowadzi do świadomej

percepcji

• bierze udział w wykorzystaniu

informacji kinestetycznej dla

celów kontroli ruchów dowolnych

Page 18

V. Iluzja kinestetyczna

Błędna percepcja lokalizacji lub ruchu segmentów

ciała lub całego ciała

Page 19

Percepcja kinestetyczna

Proces kontroli

(kopia eferentna)

Proces czucia

Dwa rodzaje iluzji kinestetycznej

Zaburzony sygnał z receptorów

obwodowych

Zaburzony proces ośrodkowego

przetwarzania sygnałów aferentnych;

np. iluzja kinestetyczna wywołana wibracją

mięśni

Zaburzenia sygnałów kopii

eferentnej

(mięśnie otrzymują komendę róŜną

od oczekiwanej przez mózg na

podstawie kopii eferentnej)

Page 20

Iluzja kinestetyczna wywołana wibracją

Wibracja mięśni (1 mm; 100 Hz) → pobudzenie wrzecionek mięśniowych →

Wysoki poziom aktywności zakończeń czuciowych wrzecionek → OUN interpretuje

te sygnały jako znak wzrostu długości mięśnia → generuje iluzję nowej pozycji w

stawie (odpowiadającej większej długości mięśnia)

Wibracja mięśnia dwugłowego ramienia

Odczucie wyprostu w stawie odpowiadającego

większej długości tego mięśnia

Kiedy osoba ma zgiąć kończyny pod tym samym

kątem podczas wibracji, to wyprost jest mniejszy

po stronie wibracji

Iluzja znika - gdy dostępne są informacje z

dodatkowych źródeł (np. przy udziale kontroli

wzrokowej)

Jeśli w załączniku znajdują się obrazki, nie zostaną wyświetlone.  Pobierz oryginalny załącznik.

Page 1

WZORCE RUCHÓW

JEDNOSTAWOWYCH

Page 2

Skurcze izometryczne i izotoniczne a

repertuar ruchów podczas codziennej

aktywności ruchowej

Ruchy wielo- a jedno-stawowe

Zmienność - brak powtarzalności ruchu

Page 3

I. Skurcze izotoniczne i izometryczne

Ruchy izotoniczne

Zmienność ruchowa:

* duŜa zmienność

podczas wielokrotnego

powtarzania (z próby na próbę)

Zmienność osobnicza

* Związana z róŜnicami w

wymiarach ciała, doświadczeniu i

zdolnościach do uczenia się

czynności ruchowych

Page 4

Jak zapewnić odpowiednią

powtarzalność eksperymentu ?

Redukcja parametrów opisujących zadanie ruchowe

i zmiennych dostępnych badanemu w wykonywanym

zadaniu ruchowym

przez

Ograniczenie ruchu do:

• pojedynczego stawu,

• jednej osi w ruchu obrotowym,

• stałego obciąŜenia zewnętrznego (warunki izotoniczne

ograniczone do płaszczyzny poprzecznej = bez wyraźnych

wpływów siły przyciągania ziemskiego)

• stałej długości mięśnia (skurcz izometryczny)

Page 5

Skurcz izometryczny

Czy moŜe być zapewniony ?

KaŜdy aktywny skurcz włókien mięśniowych prowadzi do:

• zmniejszenie długości mięśnia kosztem wydłuŜenia ścięgna i

innych tkanek miękkich →

• zmiany prędkości skurczu mięśnia →

• zmiany aktywności receptorów wraŜliwych na zmiany długości

i napięcia (wrzeciona nerwowo-mięśniowe

i aparaty ścięgniste Golgiego)

Dlaczego eksperymentatorzy badają ten fenomen (uŜywają tego

modelu badawczego) ?

Page 6

Dlaczego badacze analizują relacje pomiędzy

parametrami zadania ruchowego (wejściowymi)

i parametrami wykonanego ruchu

(wyjściowymi) ?

SłuŜy to do testowania hipotez

dotyczących wewnętrznej struktury

i/lub reguł funkcjonowania

„czarnej skrzynki”

(OUN).

Page 7

II. Parametry zadania ruchowego

(wejściowe; poŜądane) i parametry

wykonanego ruchu (wyjściowe; rezultat)

1. Parametry zadania ruchowego - zadana badanemu

czynność do wykonania

•

Amplituda ruchu, czas czynności, prędkość ruchu, obciąŜenie

zewnętrzne, dokładność wykonania czynności (instrukcja)

2. Parametry wykonanego ruchu - to, co badany

faktycznie wykonuje, i co jest rejestrowane

•

Parametry kinematyczne: kąty w stawach (ułoŜenie), prędkość

ruchu, przyspieszenie w ruchu

•

Parametry kinetyczne: moment siły w stawie i jego pochodne

•

Parametry neurofizjologiczne: MEG, EEG, EMG, MMG

•

Wskaźnik dokładności: SR, % prób udanych, zmienność pozycji

końcowej

Page 8

III. Wzorce aktywności elektromiograficznej

(EMG) podczas jednostawowych,

izotonicznych czynności ruchowych

A

B

C

“A” = salwa czynnościowa

- przyspiesza ruch kończyny

w kierunku pozycji docelowej

(I'sza salwa AGO)

“C” = salwa stabilizacji

- fiksuje kończynę w pozycji

końcowej-docelowej

(II'ga salwa AGO, ale III'a w

kolejności)

TÓJFAZOWY WORZEC AKTYWNOŚCI ELEKTROMIOGRAFICZNEJ (EMG)

podczas szybkiego izotonicznego ruchu prostowania w stawie łokciowym

AGONISTA -

powoduje

przyśpieszenie kończyny

lub zwiększenie momentu

siły w poŜądanym

kierunku

ANTAGONISTA -

hamuje ruch i utrudnia

rozwijanie siły przez

agonistę

“B” = salwa hamowania

- spowalnia ruch kończyny,

kiedy zmierza ona do pozycji

docelowej (Salwa ANT, II'a w

kolejności)

Page 9

Typowe zmiany w trójfazowym wzorcu EMG podczas

ruchów o stałej amplitudzie i ze stałym obciąŜeniem

zewnętrznym, ale ze zmienną prędkością

I'sza salwa AGO

II'ga salwa AGO

Salwa ANT

Wzrastająca prędkość ruchu

prowadzi do:

1/ Wzrostu:

* tempa narastania

amplitudy EMG

* wartości szczytowej i IEMG

pierwszej salwy agonisty

2/ Skrócenia czasu opóźnienia

salwy antagonisty

3/ Wzrostu amplitudy i IEMG

salwy antagonisty

4/ Wzrostu poziomu końcowej

koaktywacji agonistów i

antagonistów (ze wzrostem

prędkości ruchu)

AGO - agonista, ANT - antagonista

Page 10

Wzrastająca amplituda ruchu

prowadzi do:

1/ Wzrostu:

* wartości szczytowej, czasu

trwania i IEMG pierwszej

salwy agonisty

2/ Braku zmian w tempie narastania

amplitudy EMG salwy AGO

3/ WydłuŜenia czasu opóźnienia

salwy antagonisty

4/ Brak jednoznacznych zmian

* w amplitudzie i czasie trwania

salwy antagonisty: ↑ ampl.

ruchu w mniejszych zakresach

prowadzi do ↑ salwy ANT,

a dalszy ↑ ampl. ruchu moŜe

prowadzić do ↓ salwy ANT

AGO - agonista, ANT - antagonista

Typowe zmiany w trójfazowym wzorcu EMG podczas

ruchów o zmiennej amplitudzie, przy stałym obciąŜeniu

zewnętrznym i stałej prędkości

(MAX!!! AFAP).

Salwa ANT

I'sza salwa AGO

Page 11

1/ Wzrostu:

* czasu trwania i IEMG pierwszej

salwy agonisty

2/ Braku zmian w tempie narasta-

nia amplitudy EMG salwy AGO

3/ WydłuŜenia czasu opóźnienia

salwy antagonisty

4/ Brak wyraźnych zmian

w charakterystyce salwy ANT

5/ Wzrostu poziomu końcowej

koaktywacji agonistów i

antagonistów

Wzrastające obciąŜenie zewnętrzne

prowadzi do:

AGO - agonista, ANT - antagonista

Typowe zmiany w trójfazowym wzorcu EMG podczas

ruchów o zmiennym obciąŜeniu zewnętrznym, przy

stałej amplitudzie i stałej prędkości ruchu

(MAX!!! AFAP).

Salwa ANT

I'sza salwa AGO

II'ga salwa AGO

Page 12

III. Wzorce aktywności elektromiograficznej

(EMG) podczas jednostawowych,

izometrycznych czynności ruchowych

SKURCZE IZOMETRYCZNE

STOPNIOWANY

wzrost momentu siły do

określonego poziomu i

utrzymanie na tym poziomie

PULSACYJNY

wzrost momentu siły do określonego

poziomu

i natychmiastowy szybki

powrót do wyjściowego poziomu

momentu siły (relaksacja)

Page 13

Szybkie skurcze izometryczne

charakteryzują się

* trójfazowym wzorcem EMG,

* jednakŜe druga, opóźniona salwa agonisty

w wolniejszych skurczach nie występuje

Page 14

1/ Wzrostu:

* wartości szczytowej i IEMG

pierwszej salwy agonisty

2/ Wzrostu tempa narastania

amplitudy EMG salwy AGO

3/ Braku wyraźnych zmian w czasie

opóźnienia salwy antagonisty

4/ Wzrostu amplitudy i IEMG salwy

ANT

5/ Braku wyraźnych zmian w

poziomie końcowej koaktywacji

agonistów i antagonistów

Wzrastające tempo narastania

momentu siły prowadzi do:

AGO - agonista, ANT - antagonista

Typowe zmiany w trójfazowym wzorcu EMG podczas

stopniowanego skurczu izometrycznego ze zmiennym

tempem narastania momentu siły, przy stałej zadanej

końcowej wartości momentu siły

.

Salwa ANT

I'sza salwa AGO

II'ga salwa AGO

Salwa AGO

Salwa ANT

Page 15

1/ Wzrostu:

* wartości szczytowej i IEMG

salwy agonisty

2/ Braku zmian w tempie narastania

amplitudy EMG salwy AGO

3/ Braku wyraźnych zmian w czasie

opóźnienia salwy antagonisty

4/ Wzrostu amplitudy i IEMG salwy

antagonisty

5/ Wzrostu poziomu końcowej

koaktywacji agonistów i

antagonistów

Wzrastająca końcowa wartość

momentu siły prowadzi do:

AGO - agonista, ANT - antagonista

Typowe zmiany w trójfazowym wzorcu EMG podczas

stopniowanegoskurczu izometrycznego ze zmienną

końcową wartością momentu siły, przy stałym tempie

narastania momentu siły.

Salwa ANT

Salwa AGO

Page 16

Skurcze izometryczne „pulsacyjne”

• Wzorzec EMG staje się bardziej „fazowy”

• Występuje lepiej zaznaczona druga salwa

agonisty, zwłaszcza w szybkich skurczach

• Występuje niŜszy poziom końcowej koaktywacji

agonistów i antagonistów (współskurcz)

Page 17

1/ Wzrost:

czasu trwania pierwszej salwy

AGO

2/ Wzrost czasu opóźnienia salwy

ANT

3/ Brak jednolitych zmian w ampli-

tudzie i IEMG salwy ANT

Wzrastająca końcowa wartość

momentu siły prowadzi do:

AGO - agonista, ANT - antagonista

Typowe zmiany w trójfazowym wzorcu EMG podczas

pulsacyjnego skurczu izometrycznego ze zmienną

końcową wartością momentu siły, przy stałym tempie

narastania momentu siły.

Salwa AGO

Salwa ANT

Page 18

1/ Lepiej zaznaczonego

fazowego charakteru wzorca

2/ Wzrostu amplitudy EMG

pierwszej salwy AGO

3/ Wzrostu tempa narastania

amplitudy EMG I'szej salwy

AGO i salwy ANT

5/ Spadku poziomu końcowej

koaktywacji AGO i ANT

Wzrastające tempo narastania

momentu siły prowadzi do:

AGO - agonista, ANT - antagonista

Typowe zmiany w trójfazowym wzorcu EMG podczas

pulsacyjnegoskurczu izometrycznego ze zmiennym

tempem narastania momentu siły, przy stałej wartości

końcowego momentu siły.

Salwa AGO

Salwa ANT

Page 19

V. Hipoteza pdwójnej strategii

EMG - jako podstawa dla hipotez dotyczących sterowania ruchem

EMG jako wymierny wskaźnik

sygnałów kontrolnych w OUN

EMG -udział sygnałów z OUN i znaczny

wpływ aktywności obwodowych łuków

odruchowych (zmiana amplitudy i czasu

trwania pobudzenia motoneuronów α)

Hipoteza podwójnej strategii

Ruchy mogą być

wykonywane ze

zmienną prędkością

Podstawowa idea

Strategia zaleŜna od

prędkość ruchu

Hipoteza ta nie zakłada aktualnej prędkości ruchu, lecz

zakłada sterowanie wewnętrzną zmienną, którą mózg uŜywa

do róŜnicowania prędkości ruchu

Ruchy mogą być

wykonywane ze

stałą prędkością

Strategia niezaleŜna

od prędkość ruchu

Page 20

Słaby punkt hipotezy podwójnej strategii

ZałoŜenie, Ŝe sterujemy ruchami przez wysyłanie komend

do pul motoneuronów α mięśni agonistycznych i antago-

nistycznych, które to komendy kształtują wzorce EMG tych

mięśni

JednakŜe

motoneurony α otrzymują równieŜ sygnały z receptorów

obwodowych

(których aktywność zaleŜy od aktualnych zmian w długości

mięśnia, kąta w stawie i sił przenoszonych na ścięgna),

które wywołują odruchowe zmiany w ich aktywności i są następnie

odzwierciedlone we wzorcu EMG

Page 21

Wpływ róŜnorodnych efektów

odruchowych na motoneurony 

mięśni agonistycznych i

antagonistycznych

Aktualne zmiany w długości mięśnia,

kąta stawowego i sił ścięgien podczas

ruchu wpływają na aktywność

receptorów obwodowych

Poczwórny wzrost obciąŜenia zewnętrznego

prowadzi do spadku prędkości, co będzie

odzwierciedlone w zmianach aktywności

wszystkich receptorów obwodowych

Czy wzorce EMG są wiarygodnymi wskaźnikami komendy

ośrodkowej?

Page 22

Wykonanie szybkiego ruchu w

określonym krótkim czasie

Zmienna amplituda

Symulacje przy uŜyciu zmiennego bodźca

Strategia zaleŜna od V ruchu:

Zmienny czas

Strategia niezaleŜna od V ruchu (mamy

swobodę w jej wyborze:

V ruchu nie jest waŜna: wybór amplitudy i

dostosowanie do niej czasu trwania by

wykonać zamierzony ruchu

Page 23

Czy hipoteza podwójnej strategii jest uŜyteczna

jeśli wzorce EMG nie są wiarygodnym

wskaźnikiem komendy ośrodkowej?

1. Głównie do opisu występowania regularności w pierwszej salwie

EMG agonisty w ruchach jednostawowych

(I'sza salwa AGO trwa około 100 ms, który to czas jest za krótki dla

odruchów aby miały znaczący wpływ na tę salwę).

1. Podstawowa idea klasyfikowania hipotetycznych komend na

dwie kategorie moŜe być zastosowana bez zakładania wyłącznej

roli komendy ośrodkowej nad aktywnością motoneuronów 

(i sygnałami EMG z tych mięśni).

Page 24

Kontrola ruchu - oprócz komendy

z OUN równieŜ zwrotne wpływy

aferentne (odruchy)

Model λ (Feldman, 1986) = LAMBDA

Zakłada, Ŝe pobudzenie motoneuronów α jest nie tylko

z góry zaprogramowane przez OUN

(kontrola na zasadzie

otwartej pętli),

ale Ŝe pobudzenie motoneronów uzaleŜnione

jest równieŜ od wpływów dośrodkowych

z receptorów (pętla zamknięta-sprzęŜenie zwrotne).

Page 25

NiezaleŜnie kontrolowany parametr

próg pobudliwości (λ) tonicznego odruchu na

rozciąganie (TOR)

- zmiana progu moŜe zachodzić ze stałą prędkością

ale przy róŜnym czasie trwania tej zmiany

- zmiana progu z róŜną prędkością

Page 26

Strategia zaleŜna od prędkości ruchu i strategia

niezaleŜna od prędkości ruchu a model λ

Latash i Gottlieb (1991), uŜywając modelu λ uzyskali symulowane wzorce EMG

(ruchów jednostawowych), z których wynika Ŝe:

Wykonanie

szybkiego ruchu

w określonym

krótkim czasie

V ruchu nie jest

waŜna: wybór

amplitudy i

dostosowanie do

niej czasu trwania

by wykonać

zamierzony ruchu

Page 27

Wykazano, Ŝe we wzorcu EMG ruchów

celowych :

• komenda ośrodkowa - rozpoczęcie salwy

antagonistów

• komenda ośrodkowa i sygnały aferentne -

amplituda i czas trwania EMG

• wzorzec EMG dla ruchów celowych i

początkowej fazy skurczu izometrycznego jest

podobny

Page 28

Wzorce aktywności EMG wielu mięśni (7-8)

w ruchach w płaszczyźnie strzałkowej

1. Występowanie zaleŜności EMG z kierunkiem ruchu i

prędkością ruchu.

2. Dostosowywanie amplitudy i czasu opóźnienia EMG w

zaleŜności od jego kierunku ruchu, prędkości i przyśpieszenia.

3. Kiedy ruchy wykonywane były z róŜną prędkością (róŜny czas

trwania ruchu) to pojawiał się dodatkowo

- komponent toniczny jako kompensacja siły cięŜkości

- komponent fazowy, towarzyszący zmianom prędkości

Jeśli w załączniku znajdują się obrazki, nie zostaną wyświetlone.  Pobierz oryginalny załącznik.

Page 1

Kinezjologia

prof. dr hab. Anna Jaskólska

Kierownik Zakładu Kinezjologii

(egzamin)

- dr Katarzyna Kisiel-Sajewicz

-

dr Jarosław Marusiak

(zajęcia)

-

dr Ewa Jarocka

(zajęcia)

Page 2

Kinezjologia

1.

Elementy budowy jednostawowego aparatu ruchu.

2.

Elementy budowy jednostawowego aparatu ruchu (c.d.).

3.

Odruchy.

4.

Jednostka motoryczna i uaktywnianie jednostawowego aparatu

ruchu.

5.

OUN.

6.

Właściwości mechaniczne mięśni.

7.

Metody stosowane do badań w kontroli ruchów elektromiografia,

mechanomiografia zapis siły lub momentów sił mięśniowych,

miometria (prezentacja). Laboratorium - pokaz wszystkich metod.

Tematyka ćwiczeń:

Page 3

Kinezjologia

8.

Laboratorium - zaleŜność EMG, MMG, MYO od poziomu siły.

9.

Repetytorium 1 = Zaliczenie I.

10.

Repetytorium 2 = Zaliczenie II.

Tematyka ćwiczeń, c.d.:

Page 4

Literatura

Konturek S. (1998) Fizjologia człowieka.

Neurofizjologia t. IV Wyd. Uniwersytetu

Jagiellońskiego, Kraków.

Grottel K., Celichowski J. (1996) Organizacja mięśnia i

sterowanie ruchem. AWF Poznań, Podręcznik Nr 43.

Grottel K., Krutki P. (1996) Organizacja mięśnia i

sterowanie ruchem. Część II. Sterowanie ruchem.

AWF Poznań, Podręcznik Nr 46.

Błaszczyk J.W. (2004) Biomechanika kliniczna. Wyd.

Lek. PZWL.

Page 5

Regulamin ćwiczeń

z przedmiotu ,, Kinezjologii''

dla studentów dziennych Wydziału Fizjoterapii

1. Ćwiczenia mają charakter zajęć seminaryjnych oraz laboratoryjnych

i realizowane są zgodnie z planem zajęć przesłanym z Dziekanatu.

2. W zajęciach naleŜy uczestniczyć obowiązkowo, przygotowując tematy

teoretyczne zgodnie z podanymi zagadnieniami.

3. Student musi uczestniczyć w zajęciach z grupą, do której jest wpisany na liście

studentów sporządzonej przez Dziekanat. Nie ma moŜliwości przepisywania się

do innych grup.

4. Prowadzący sprawdza stopień przygotowania teoretycznego do zajęć na

podstawie tzw. „wejściówek” oraz odpowiedzi ustnych.

Student który nie zaliczył „wejściówki” otrzymuje ocenę ndst (2.0) z danej

jednostki lekcyjnej, ale ma prawo uczestniczyć biernie w zajęciach.

Page 6

5. Dopuszczalna jest jedna nieobecność na zajęciach bez konieczności

odrabiania. Dwie nieobecności w semestrze uniemoŜliwiają zaliczenie zajęć

z tego przedmiotu w pierwszym terminie.

6. W przypadkach losowych student moŜe odbyć zajęcia jednorazowo

w semestrze z inną grupą za zgodą prowadzącego, o ile liczba

uczestniczących studentów nie przekroczy limitu ustalonego przez Dziekanat.

7. Przewidziane są dwa terminy repetytoriuw (9 zajęcia - 29.11.09 N,

10 zajęcia - 06.12.09 N).

5. Na ocenę z zaliczenia zajęć z przedmiotu kinezjologia składają się: ocena

z repetytorium + ocena z przygotowania do zajęć.

Page 7

Na ocenę końcową z przedmiotu składają się:

- ocena z zaliczenia ćwiczeń

- ocena z egzaminu (testu końcowego)

* Gdy student otrzymał zaliczenie zajęć w pierwszym

terminie, to ocena końcowa liczona jest w/g poniŜej

przedstawionego schematu:

I termin zaliczenia ćwiczeń + test końcowy (min dst.) / 2 = ocena

końcowa

* Natomiast, w przypadku gdy student zaliczył zajęcia

w drugim terminie, to ocena końcowa liczona jest w/g

następującego schematu:

I

termin zaliczenia ćwiczeń + II termin zaliczenia ćwiczeń + test

końcowy / 3 = ocena końcowa

Page 8

Elementy budowy jednostawowego

aparatu ruchu

Page 9

Page 10

Elementy budowy jednostawowego

aparatu ruchu

Page 11

Kości

Page 12

Page 13

Page 14

Page 15

Page 16

Page 17

Ścięgna i więzadła

Page 18

Page 19

Page 20

Page 21

Page 22

Page 23

Page 24

Page 25

Staw maziowy - para

biokinematyczna

Page 26

Page 27

Page 28

Page 29

Page 30

Page 31

Page 32

Page 33

Page 34

Page 35

Page 36

Page 37

Page 38

Page 39

Mięsień

Page 40

Page 41

Page 42

Page 43

Page 44

Page 45

Page 46

Page 47

Page 48

Neuron

Page 49

Page 50

Page 51

Page 52

Page 53

Page 54

Page 55

Page 56

Receptor

Page 57

Page 58

Page 59

Page 60

Page 61

Page 62

Page 63

Jeśli w załączniku znajdują się obrazki, nie zostaną wyświetlone.  Pobierz oryginalny załącznik.

Page 1

Odruchy i połączenia neuronalne

w kontroli czynności ruchowych

dowolnych i mimowolnych

Page 2

Budowa i działanie

wrzeciona

nerwowo

mięśniowego

Page 3

Page 4

Page 5

Page 6

Budowa i działanie aparatu ścięgnistego

Page 7

Page 8

A - wrzecionka i narządy Golgiego

w mięśniu w spoczynku

B - zmiany ich kształtu w pasywnym

rozciągnięciu

C - podczas izotonicznego skurczu

włókien ekstrafuzalnych

D - podczas skurczu samych

włókien intrafuzalnych

Dwa sposoby pobudzenia zakończeń

spiralnych:

- Rozciągnięcie

- Skurcz włókien intrafuzalnych

Page 9

DROGA ODRUCHU PĘTLI WRZECIONKO - γ NEURON

Rola pętli γ - zapobieganie relaksacji zakończeń spiralnych włókien

ekstrafuzalnych - serwomechanizm towarzyszący ruchom (współdziałanie na

podobieństwo hamowania i kierowania pojazdem).

Page 10

Page 11

Page 12

Page 13

Page 14

Page 15

Odruch kolanowy

Page 16

Page 17

Page 18

Page 19

Page 20

Page 21

Page 22

Odruch scyzorykowy

Page 23

Page 24

Page 25

Odruch Hoffmana

Page 26

Odruch zginania w reakcji bólowej

Page 27

Page 28

Połączenia i funkcje komórki Renshaw'a

Page 29

Page 30

Funkcje komórki Renshaw'a

A.

- funkcja ochronna

B.

- rekrutacja jednostek ruchowych

synergisty

C.

- obniŜenie napięcia mięśniowego i

reaktywności odruchowej rdzenia

D.

- koaktywacja mięsni antagonistycznych

E.

- wyłączanie synergistów po drugiej

stronie ciała

Jeśli w załączniku znajdują się obrazki, nie zostaną wyświetlone.  Pobierz oryginalny załącznik.

Page 1

Jednostka ruchowa jako podstawowa

jednostka strukturalna jednostawowego

układu ruchu i skurcz mięśnia

Page 2

Budowa jednostki motorycznej

Jednostka mięśniowa

Wskaźnik unerwienia

Terytorium jednostki motorycznej

Strefa płytek motorycznych

Wskaźnik unerwienia

Page 3

Slajd z jednostką

Ryc 13

Page 4

Podział jednostek ruchowych

S - wolne (slow)

FR - szybkie odporne (fast resistant)

FF - szybkie męczliwe (fast fatigable)

Page 5

Ryc 12.9

Page 6

Cechy motoneuronów poszczególnych

jednostek ruchowych

Tabelka z cechami Tab 3.3

Page 7

Cechy włókien mięśniowych

poszczególnych jednostek ruchowych

SO - wolne tlenowe (slow oxidative) =

St - wolnokurczliwe (slow twitch) =

I - typu pierwszego

→ występują w jednostkach ruchowych typu S

FOG - szybkie tlenowo-glikolityczne (fast oxidative-

glicolitic) =

FtA - szybkokurczliwe typu A (fast twitch A) =

IIA - typu drugiego A

→ występują w jednostkach ruchowych typu FR

FG - szybkie glikolityczne (fast glicolitic) =

FtB - szybkokurczliwe typu B (fast twitch B) =

IIX - typu drugiego X

→ wystepuja w jednostkach ruchowych typu FF

Page 8

Tabelka z cechami

Tab 3.1 i dodatkowa

Cechy włókien mięśniowych

poszczególnych jednostek ruchowych

IIX

Page 9

Tabelka z cechami

Tab 3.1 i dodatkowa

Cechy włókien mięśniowych

poszczególnych jednostek ruchowych

IIX

Page 10

Page 11

Testy czynnościowe

Rycinka 3.3

Page 12

Page 13

Budowa mięśnia szkieletowego

Page 14

Page 15

Page 16

Page 17

Skurcz mięśnia

według teorii Huxley'a

Jeśli w załączniku znajdują się obrazki, nie zostaną wyświetlone.  Pobierz oryginalny załącznik.

Page 1

Uaktywnianie jednostawowego

aparatu ruchu

Page 2

Mechanizmy regulacji siły

Czynniki nerwowe

1.

Rekrutacja i derekrutacja jednostek ruchowych

2.

Zmiana częstotliwości pobudzeń zrekrutowanych jednostek

ruchowych

3.

Wzorce wyładowań jednostek ruchowych

Czynniki mięśniowe

1.

Długość mięśnia (krzywa F/l)

2.

Szybkość skracania się włókien mięśniowych (krzywa Hill'a)

3.

Struktura mięśnia - TROJELEMENTARNY MODEL

BUDOWY

Page 3

Rekrutacja i derekrutacja jednostek

ruchowych

Page 4

Page 5

Czynniki wpływające na kolejność

rekrutowania poszczególnych

jednostek ruchowych

wielkość motoneuronu - ZASADA

HENNEMANA

pobudliwość motoneuronu

próg tęŜcowy

odporność na zmęczenie

rodzaj skurczu (toniczny/fazowy)

rodzaj wpływów aferentnych i eferentnych

Page 6

Zmiana częstotliwości pobudzeń

zrekrutowanych jednostek ruchowych

zaleŜność siły od częstotliwości pobudzeń jest wprost

proporcjonalna w zakresie bodźcowania do skurczów

tęŜcowych niezupełnych

zaleŜność ta nie ma miejsca w zakresie bodźcowania

do skurczów pojedynczych i tęŜcowych nie zupełnych

przyŜyciowo układ nerwowy bodźcuje nasze jednostki

ruchowe do skurczów tęŜcowych niezupełnych →

moŜliwość regulacji siły i oszczędność energii

Page 7

Page 8

Page 9

Page 10

Page 11

Page 12

Page 13

Page 14

Page 15

Wzorce wyładowań jednostek

ruchowych

wzorce pobudzeń to układy bodźców, w których zmienną

jest wielkość odstępu między kolejnymi impulsami

wydłuŜenie odstępu powoduje spadek siły, natomiast

skrócenie odstępu powoduje wzrost siły jednostki

ruchowej (odległość między impulsami lub paczkami

impulsów)

dublet to nie to samo co skrócenie dystansu

Page 16

Page 17

Page 18

Długość mięśnia (krzywa F/L)

analizując zaleŜność między wyjściową długością

mięśnia, a generowaną siła przez ten mięsień naleŜy

wziąć pod uwagę zarówno udział elementów

kurczliwych, jak i spręŜystych

optymalna długość mięśnia do wygenerowania

najwyŜszej siły, to połowa zakresu ruchomości w stawie

(rozciągnięcie o ok. 20% od długości optymalnej dla

elementów kurczliwych)

początkowe rozciągnięcie mięśnia daje moŜliwość

wykorzystania zarówno siły elementów kurczliwych jak

i spręŜystych oraz dodatkowo zrekrutowania nowych

jednostek ruchowych na drodze odruchu na rozciąganie

Page 19

Page 20

Page 21

Page 22

Page 23

Page 24

Page 25

Szybkość skracania się włókien

mięśniowych (krzywa Hill'a)

zaleŜność siły od szybkości skracania się mięśnia jest

odwrotnie proporcjonalna

krzywa Hill'a pokazuje, Ŝe przyŜyciowo moŜliwa jest

sytuacja gdzie występuje maksymalna siła i zerowa

prędkość skracania (skurcz izometryczny), natomiast

sytuacja odwrotna nie występuje

z zaleŜności tej moŜna wyliczyć moc mięnia

P

=F

x

V;

mięsień generuje maksymalną moc przy 33% max. F

i 33% max. V

Page 26

Page 27

TROJELEMENTARNY MODEL

BUDOWY

na poziomie sarkomeru

na poziomie włókna mięśniowego

na poziomie mięśnia

Page 28

Page 29

Page 30

Page 31

Page 32

Page 33

Page 34

Page 35

Jeśli w załączniku znajdują się obrazki, nie zostaną wyświetlone.  Pobierz oryginalny załącznik.

Page 1

Wzorce aktywności elektromiograficznej

(EMG) podczas jednostawowych,

izotonicznych czynności ruchowych

TÓJFAZOWY WORZEC AKTYWNOŚCI ELEKTROMIOGRAFICZNEJ (EMG)

podczas szybkiego izotonicznego ruchu prostowania w stawie łokciowym

AGO - salwa czynnościowa

- przyspiesza ruch kończyny

w kierunku pozycji docelowej

ANT -salwa hamowania

- spowalnia ruch kończyny,

kiedy zmierza ona do pozycji

docelowej

AGO -salwa stabilizacji

- fiksuje kończynę w pozycji

końcowej-docelowej

AGONISTA - powoduje

przyśpieszenie kończyny lub

zwiększenie momentu siły w

poŜądanym kierunku

ANTAGONISTA - hamuje

ruch i utrudnia rozwijanie siły

przez agonistę

I'sza

salwa

AGO

III'ga

salwa

AGO

II'ga salwa

ANT

Page 2

Mechanizmy neuronalne koaktywacji

mięśni antagonistycznych

Page 3

Mechanizmy neuronalne koaktywacji

mięśni antagonistycznych

Page 4

1/ Wzrostu:

* wartości szczytowej i IEMG

salwy agonisty

2/ Brak zmian w tempie narastania

amplitudy EMG salwy AGO

3/ Brak wyraźnych zmian w czasie

opóźnienia salwy antagonisty

4/ Wzrost amplitudy i IEMG salwy

antagonisty

5/ Wzrost poziomu końcowej koakty-

wacji agonistów i antagonistów

Wzrastająca końcowa wartość

momentu siły prowadzi do:

AGO - agonista,ANT - antagonista

Typowe zmiany w trójfazowym wzorcu EMG podczas

stopniowanegoskurczu izometrycznego zezmienną

końcową wartością momentu siły, przy stałym tempie

narastania momentu siły.

SalwaANT

Salwa AGO

Page 5

Wskaźniki koaktywacji

• stosunek czynności bioelektrycznej mięśnia w funkcji antagonisty do

jego czynności bioelektrycznej gdy pracuje jako agonista

- RMS-EMG BB

PR

/ RMS-EMG BB

ZG

x 100 % [%]

- RMS-EMG TB

ZG

/ RMS-EMG TB

PR

x 100 % [%]

• stosunek czynności bioelektrycznej antagonisty do czynności

bioelektrycznej agonisty podczas zginania i prostowania w stawie

łokciowym

- RMS-EMG TB

ZG

/ RMS-EMG BB

ZG

x 100 % [%]

- RMS-EMG BB

PR

/ RMS-EMG TB

PR

x 100 % [%]

Page 6

Wskaźniki koaktywacji

• stosunek czynności bioelektrycznej mięśnia w funkcji antagonisty do

jego czynności bioelektrycznej gdy pracuje jako agonista

- RMS-EMG BB

PR

/ RMS-EMG BB

ZG

x 100 % [%]

- RMS-EMG TB

ZG

/ RMS-EMG TB

PR

x 100 % [%]

Page 7

Wskaźniki koaktywacji

• stosunek czynności bioelektrycznej antagonisty do czynności

bioelektrycznej agonisty podczas zginania i prostowania w stawie

łokciowym

- RMS-EMG TB

ZG

/ RMS-EMG BB

ZG

x 100 % [%]

- RMS-EMG BB

PR

/ RMS-EMG TB

PR

x 100 % [%]

Jeśli w załączniku znajdują się obrazki, nie zostaną wyświetlone.  Pobierz oryginalny załącznik.

Page 1

Tematyka

Tematyka ć

wicze

wiczeń - ć

w. 6

w. 6

Właściwo

ciwości mechaniczne mi

ci mechaniczne mięś

ęśni.

ni.

►

Moment si

Moment siły mi

y mięśęśniowej a si

niowej a siła mi

a mięśęśniowa. Warunki pomiaru moment

niowa. Warunki pomiaru momentów si

w sił

mi

mięśęśniowych. Analiza krzywej

niowych. Analiza krzywej F(t

F(t) w skurczu pojedynczym i w skurczu dowolnym

) w skurczu pojedynczym i w skurczu dowolnym

(maksymalny moment si

(maksymalny moment siły, gradient si

y, gradient siły, czas po

y, czas połowy relaksacji, czas uzyskania

owy relaksacji, czas uzyskania

maksymalnego momentu si

maksymalnego momentu siły).

y).

►

Zale

ZaleŜno

nośćść pomi

pomiędzy d

dzy długo

ugościcią mi

mięśęśnia a wielko

nia a wielkościcią rozwijanej si

rozwijanej siły, cykl

y, cykl

rozci

rozciągni

gnięcie

cie-skurcz, k

skurcz, kąt optymalny.

t optymalny.

►

Szybko

Szybkośćść zmian d

zmian długo

ugości (pr

ci (prędko

dkośćść). Zale

). ZaleŜno

nośćść F-V.

►

Moc mi

Moc mięśęśnia.

nia.

►

Architektura mi

Architektura mięśęśnini - biomechaniczny model budowy:

biomechaniczny model budowy:

- sarkomeru

sarkomeru

- włókna mi

kna mięśęśniowego

niowego

- mi

mięśęśnia

nia

LABORATORIUM 1

LABORATORIUM 1

Wp

Wpływ zmiany k

yw zmiany kąta w stawie na wielko

ta w stawie na wielkośćść rozwijanego momentu si

rozwijanego momentu siły mi

y mięś

ęśniowej

niowej

►

Badanie wp

Badanie wpływu zmiany k

ywu zmiany kąta w stawie

ta w stawie łokciowym na wielko

okciowym na wielkośćśćrozwijanego

rozwijanego

momentu si

momentu siły zginaczy stawu

y zginaczy stawu łokciowego

okciowego

►

Wyznaczenie k

Wyznaczenie kąta optymalnego zginaczy stawu

ta optymalnego zginaczy stawu łokciowego

okciowego

Page 2

Tematyka

Tematyka ć

wicze

wiczeń - ć

w. 7

w. 7

Elektromiografia i

Elektromiografia i mechanomiografia

mechanomiografia jako metody oceny w

jako metody oceny właściwo

ciwościci

fizjologicznych mi

fizjologicznych mięś

ęśni.

ni.

I.I.

ELEKTROMIOGRAFIA (EMG)

ELEKTROMIOGRAFIA (EMG)

►

Zjawiska elektryczne w czasie czynno

Zjawiska elektryczne w czasie czynności w

ci włókna mi

kna mięśęśniowego.

niowego.

►

Elektromiogram. Metody rejestracji i analizy EMG.

Elektromiogram. Metody rejestracji i analizy EMG.

►

Amplituda i cz

Amplituda i częstotliwo

stotliwośćść sygna

sygnału EMG.

u EMG.

►

Wady i zalety elektromiografii.

Wady i zalety elektromiografii.

II.II.

MECHANOMIOGRAFIA (MMG)

MECHANOMIOGRAFIA (MMG)

►

Co jest

Co jest źródłem ,,d

em ,,dźwiwiękuku'''' z mi

z mięśęśni ?

ni ?

►

Jakie czujniki stosujemy do rejestracji MMG.

Jakie czujniki stosujemy do rejestracji MMG.

►

Analiza

Analiza mechanomiogramu

mechanomiogramu. Amplituda i cz

. Amplituda i częstotliwo

stotliwośćść sygna

sygnału MMG.

u MMG.

III. MIOMETRIA jako metoda oceny w

III. MIOMETRIA jako metoda oceny właściwo

ciwości elastycznych mi

ci elastycznych mięśęśni szkieletowych.

ni szkieletowych.

LABORATORIUM 2

LABORATORIUM 2

Czy EMG mierzy to samo co MMG? Mo

Czy EMG mierzy to samo co MMG? MoŜliwo

liwości analizy sygna

ci analizy sygnału EMG i MMG przy

u EMG i MMG przy

jednoczesnej rejestracji z mi

jednoczesnej rejestracji z mięś

ęśni agonistycznych i antagonistycznych

ni agonistycznych i antagonistycznych

►

Mechanizmy

Mechanizmy koaktywacji

koaktywacji mi

mięśęśni antagonistycznych

ni antagonistycznych

Page 3

Dł

ugo

ugo

ść

ść

mi

mi

ęś

ęś

nia (krzywa F/L)

nia (krzywa F/L)

►

analizuj

analizując zale

c zaleŜnonośćść mimiędzy wyj

dzy wyjściow

ciową długo

ugościcią

mimięśęśnia, a generowan

nia, a generowaną sisiła przez ten mi

a przez ten mięsie

sieńnale

naleŜy

wzi

wziąćąć pod uwag

pod uwagę zar

zarówno udzia

wno udział element

elementów

kurczliwych, jak i spr

kurczliwych, jak i spręŜęŜystych

ystych

►

optymalna d

optymalna długo

ugośćść mimięśęśnia do wygenerowania

nia do wygenerowania

najwy

najwyŜszej si

szej siły, to po

y, to połowa zakresu ruchomo

owa zakresu ruchomości w stawie

ci w stawie

(rozci

(rozciągni

gnięcie o ok. 20% od d

cie o ok. 20% od długo

ugości optymalnej dla

ci optymalnej dla

element

elementów kurczliwych)

w kurczliwych)

►

pocz

początkowe rozci

tkowe rozciągni

gnięcie mi

cie mięśęśnia daje mo

nia daje moŜliwo

liwośćść

wykorzystania zar

wykorzystania zarówno si

wno siły element

y elementów kurczliwych jak

w kurczliwych jak

i spr

i spręŜęŜystych oraz dodatkowo

ystych oraz dodatkowo zrekrutowania

zrekrutowanianowych

nowych

jednostek ruchowych na drodze odruchu na rozci

jednostek ruchowych na drodze odruchu na rozciąganie

ganie

Page 4

Page 5

Page 6

Page 7

Page 8

Page 9

Page 10

Szybko

Szybko

ść

ść

skracania si

skracania się włó

kien

kien

mi

mi

ęś

ęś

niowych (krzywa

niowych (krzywa

Hill

Hill'a)

►

zale

zaleŜnonośćść sisiły od szybko

y od szybkości skracania si

ci skracania sięmimięśęśnia jest

nia jest

odwrotnie proporcjonalna

odwrotnie proporcjonalna

►

krzywa

krzywa Hill

Hill'a pokazuje,

pokazuje, Ŝe przy

e przyŜyciowo mo

yciowo moŜliwa jest

liwa jest

sytuacja gdzie wyst

sytuacja gdzie występuje maksymalna si

puje maksymalna siła i zerowa

a i zerowa

prprędko

dkośćść skracania (skurcz izometryczny), natomiast

skracania (skurcz izometryczny), natomiast

sytuacja odwrotna nie wyst

sytuacja odwrotna nie występuje

puje

►

z zale

z zaleŜnoności tej mo

ci tej moŜna wyliczy

na wyliczyć moc

mocmimięnia

nia

P

= F

x

V;V;

mimięsie

sień generuje

generuje maksymaln

maksymalną moc przy 33%

moc przy 33% max

max. F

. F

i 33%

i 33% max

max. V

. V

Page 11

Page 12

TROJELEMENTARNY MODEL BUDOWY

TROJELEMENTARNY MODEL BUDOWY

►

na poziomie

na poziomie sarkomeru

sarkomeru

►

na poziomie w

na poziomie włókna mi

kna mięśęśniowego

niowego

►

na poziomie mi

na poziomie mięśęśnia

nia

Page 13

Page 14

Page 15

Page 16

Page 17

Page 18

Page 19

Page 20

Page 21

Elektr

Elektr

om

om

iografia

iografia

EMG

EMG

Page 22

Page 23

Page 24

Page 25

Page 26

Page 27

Page 28

Page 29

Page 30

Zapis sygna

Zapis sygnału w elektromiografii to

u w elektromiografii to

ELEKTROMIOGRAM

ELEKTROMIOGRAM,

a parametry analizowane z tego zapisu to

a parametry analizowane z tego zapisu to:

amplitud

amplituda [µV]V]

i

czczęstotliwo

stotliwośćść [Hz]

[Hz]

wy

wyładowa

adowań potencja

potencjału czynno

u czynnościowego.

ciowego.

Page 31

Amplituda EMG m

Amplituda EMG mó

wi o:

wi o:

►

Liczbie zrekrutowanych jednostek

Liczbie zrekrutowanych jednostek

motorycznych

motorycznych

►

Wielko

Wielkości jednostki ruchowej

ci jednostki ruchowej

►

Rodzaju w

Rodzaju włókien mi

kien mięśęśniowych (

niowych (średnica)

rednica)

►

Stabilnosci rekrutacji

ci rekrutacji

►

Poziomie aktywacji mięśni agonistycznych

ni agonistycznych

►

Poziomie ko aktywacji mimięśęśni antagonistycznych

Częstotliwość EMG m

EMG mówi o:►

Synchronizacji pracy jednostek motorycznych►

Czstotliwosci W jednostek motorycznych

Stabilno

Stabilności rekrutacji

ci rekrutacji

Page 33

Page 34

EMG powierzchniowe:

EMG powierzchniowe:

►

MiMi

ęśęśnie le

nie le

ŜąŜące powierzchownie

ce powierzchownie

►

Nieinwazyjna

Nieinwazyjna

►

Sygna

Sygnał róŜni si

ni się od potencja

od potencjałów

generowanych w samym mi

generowanych w samym mi

ęśęśniu ze

niu ze

wzgl

względu na w

du na właściwo

ciwości bioelektryczne

ci bioelektryczne

tkanek le

tkanek le

ŜąŜących pomi

cych pomiędzy

dzy

Page 35

Page 36

Mechanomiografia MMG

MMG

Page 37

Poza potencjalem czynnościowym

crejestrowanym przy uŜyciu

elektromiografii jest jeszcze inna metoda rejestracji sygnałów biologicznychz kurczącego si

mięśęśnia.

nia.

Sygna

Sygnałem tym jest

em tym jest dźwiwięk z mi

k z mi

ęśęśnia

nia,

a metoda pomiarowa zwana jest

a metoda pomiarowa zwana jest

MECHANOM

MECHANOM

IOGRAFI

IOGRAFIĄ

Page 38

Co jest

Co jest źródł

em d

em dźwięku z mi

ku z mi

ęś

ęśnia ?

nia ?

Sygna

Sygnał mechanomiograficzny

mechanomiograficzny

jest zwi

jest związany ze zmianami geometrii w

zany ze zmianami geometrii włókien

kien

mimięśęśniowych aktywnych jednostek motorycznych,

niowych aktywnych jednostek motorycznych,

ktktóre to w

re to włókna generuj

kna generują drgania boczne

drgania boczne

(fale ci

(fale ciśnienia) rejestrowane z powierzchni mi

nienia) rejestrowane z powierzchni mięśęśnia.

nia.

Page 39

Page 40

Sar

Sark

omer

omer

w spoczynku

w spoczynku

Sar

Sark

omer

omer

podczas skurczu

podczas skurczu

Page 41

Czujniki

Czujniki

Oscylacje boczne w

Oscylacje boczne włókien mi

kien mi

ęśęśniowych

niowych

mog

mogą bybyć rejestrowane przy pomocy

rejestrowane przy pomocy:

mikrofonu

mikrofonu i wtedy t

i wtedy tę metod

metodęzwano

zwano

fonomiogr

fonomiogra

fi

fią, a

, a

kusto

kustomi

ogra

ogra

fi

fią

lub

lub

dźwi

więkomiogr

komiogra

fi

fią.

Page 42

Gdy u

Gdy uŜywano

ywano

czujnika piezoelektrycznego

czujnika piezoelektrycznego

metod

metodę tę zwano

zwano

wibromiografi

wibromiografią.

Page 43

Gdy u

Gdy uŜywano

ywano

akcelerometru

akcelerometru

metod

metodę tę zwano

zwano

akceleromiografi

akceleromiografią.

Page 44

Ka

KaŜdy z czujnik

dy z czujników m

w mówi o

wi o

mechanicznych w

mechanicznych właściwo

ciwościach

ciach

włókien mi

kien mi

ęśęśniowych, dlatego te

niowych, dlatego teŜ

prof. Claudio

prof. Claudio Orizio

Oriziozasugerowa

zasugerowałaby

aby

uŜywa

ywać nazwy

nazwymechanomiografia

mechanomiografia

niezale

niezaleŜnie od u

nie od uŜywanego czujnika.

ywanego czujnika.

Page 45

Page 46

Page 47

Page 48

Page 49

Page 50

Page 51

Zapis sygna

Zapis sygnału w mechanomiografii to

u w mechanomiografii to

MECHANOMIOGRAM

MECHANOMIOGRAM,

a parametry analizowane z tego zapisu to

a parametry analizowane z tego zapisu to:

amplitud

amplituda [mV]

[mV]

i

czczęstotliwo

stotliwośćść [Hz]

[Hz]

drga

drgań włókien mi

kien mięśęśniowych.

niowych.

Page 52

Amplituda MMG m

Amplituda MMG mó

wi o:

wi o:

►

Strategii aktywacji jednostek motorycznych

Strategii aktywacji jednostek motorycznych

(rekrutacji

(rekrutacji MUs

MUs i cz

i częstotliwo

stotliwości wy

ci wyładowa

adowań

jujuŜ zrekrutowanych

zrekrutowanych MUs

MUs)

►

Sk

Składzie w

adzie włókien mi

kien mi

ęśęśniowych i ich

niowych i ich

dystrybucji w obr

dystrybucji w obrębie mi

bie mi

ęśęśnia

nia

►

Właściwo

ciwościach elastycznych mi

ciach elastycznych mi

ęśęśnia

nia

(sztywno

(sztywności mi

ci mi

ęśęśnia)

nia)

►

Innerwacji mi

Innerwacji mi

ęśęśnini

Page 53

Cz

Częstotliwo

stotliwo

ść

ść MMG m

MMG mó

wi o:

wi o:

►

Sk

Składzie w

adzie włókien mi

kien mi

ęśęśniowych

niowych

►

Cz

Częstotliwo

stotliwości wy

ci wyładowa

adowań MUs

MUs

Page 54

Wska

Wskaźnik RMS MMG/RMS EMG

nik RMS MMG/RMS EMG

►

Jest to stosunek czynno

Jest to stosunek czynnościci mechanomiograficznej

mechanomiograficznej(MMG)

(MMG)

do czynno

do czynności bioelektrycznej (EMG) mi

ci bioelektrycznej (EMG) mięśęśnia, kt

nia, który mo

ry moŜe

bybyć wska

wskaźnikiem sprawno

nikiem sprawnościcielektromechanomiograficznej

elektromechanomiograficznej

mimięśęśni (

ni (Orizio

Orizio i wsp., 1997)

i wsp., 1997)

►

Wska

Wskaźnik ten m

nik ten mówi o wielko

wi o wielkości czynno

ci czynności bioelektrycznej,

ci bioelektrycznej,

ktktóra

powoduje

okre

ra

powoduje

określon

loną

wielko

wielkośćść

czynno

czynnościci

mechanomiograficznej

mechanomiograficznej

Page 55

Zastosowanie EMG i

Zastosowanie EMG i

MMG

MMG

►

Med

Med

ycyna

ycyna

i rehabilitacja

i rehabilitacja

-

ocena skutk

ocena skutków odnerwienia

odnerwienia

-

ocena stanu funkcjonalnego p

ocena stanu funkcjonalnego płytek

ytek

motorycznych

motorycznych (Hufschmidt

Hufschmidt et al. 1985)

et al. 1985)

Page 56

-

ocena skutk

ocena skutków unieruchomienia po

w unieruchomienia po złama

ama-

niach

niach (zanik mi

(zanik mięśęśnia)

nia)

(Marchetti

Marchetti et al.1974)

et al.1974)

-

ocena mechanicznych aspekt

ocena mechanicznych aspektów skurczu

w skurczu

mimięśęśni przykr

ni przykręgos

gosłupowych u pacjent

upowych u pacjentów

z b

z bólami kr

lami kręgos

gosłupa w odcinku l

upa w odcinku lędźwiowym

wiowym

(Lee et al.1992)

(Lee et al.1992)

Page 57

-

ocena skuteczno

ocena skuteczności blokady nerwowo

ci blokady nerwowo-

mimięśęśniowej w anestezjologii

niowej w anestezjologii

(Hammerling

Hammerling et al. 2004)

et al. 2004)

-

do diagnozy chor

do diagnozy chorób nerwowo

b nerwowo-mimięśęśniowych

niowych

(BD, MD, D

(BD, MD, DD) przy u

przy uŜyciu wska

yciu wskaźnika RMS

nika RMS

MMG/

MMG/RMS

RMS EMG

EMG

(Barry et al. 1990 &

(Barry et al. 1990 & Orizio

Orizio et al. 1997)

et al. 1997)

Page 58

-

ocena skutk

ocena skutków chor

w chorób nerwowo

b nerwowo-mimięśęśniowych

niowych

i proces

i procesów starzenia na w

w starzenia na właściwo

ciwości skurczowe

ci skurczowe

mimięśęśni szkieletowych

ni szkieletowych

(Rhatigan

Rhatigan et al. 1986)

et al. 1986)

-

sygna

sygnał

MMG

jako impuls wyzwalaj

MMG

jako impuls wyzwalającycy

aktywno

aktywnośćść protezy bioelektrycznej

protezy bioelektrycznej (wysokie

wysokie

napi

napięcie

cie = mniej problem

mniej problemów ze wzmocnieniem

w ze wzmocnieniem,

brak kontaktu ze sk

brak kontaktu ze skórą = brak problem

brak problemów

z oporno

z opornościcią)

(Barry et al. 1986)

(Barry et al. 1986)

Page 59

►

Medycyna sportowa

Medycyna sportowa

-

typologia w

typologia włókien mi

kien mięśęśniowych w celu badania

niowych w celu badania

predyspozycji sportowc

predyspozycji sportowców do określonych dyscyplin sportowych badanie procesw zczenia u sportowc(Orizioo et al. 1989 &1992)

et al. 1989 &1992)

-

badanie efektywno

badanie efektywności treningu u ci

ci treningu u cięŜęŜarowc

arowców

(Cerquglini

Cerquglini et al. 1973

et al. 1973

)

Page 60

►

Nauka

Nauka -

sterowanie ruchem

sterowanie ruchem

-

badanie mechanizm

badanie mechanizmów sterowania ruchem

w sterowania ruchem

w jednostawowym

jednostawowym i wielostawowym

wielostawowymaparacie

aparacie

ruchu

ruchu

-

badanie fizjologii i biomechaniki mi

badanie fizjologii i biomechaniki mięśęśnia

nia

szkieletowego

szkieletowego

(Orizio

Orizio, Marchetti

Marchetti, Barry,

, Barry, Marletti

Marletti)

Page 61

Poniewa

PoniewaŜ, sygna

, sygnał EMG

EMG mówi nam o: aktywno

wi nam o: aktywnościci

elektrycznej

elektrycznej element

elementów kurczliwych mi

w kurczliwych mięśęśni,ni,

podczas gdy sygna

podczas gdy sygnał MMG

MMG informuje o: aktywno

informuje o: aktywnościci

mechanicznej mi

mechanicznej mięśęśnia

nia,

jednoczesny zapis EMG i MMG wraz zapisem si

jednoczesny zapis EMG i MMG wraz zapisem siły

jest bardzo u

jest bardzo uŜyteczny dla badania mechanizm

yteczny dla badania mechanizmów

sterowania ruchem.

sterowania ruchem.

Page 62

M

iometria

iometria

MIO

MIO

Pomiar:

Pomiar:

sztywno

sztywności,

ci,

napi

napięcia

cia

oraz

oraz

spr

spr

ęŜ

ęŜysto

ystości

ci

mi

mi

ęś

ęśnia szkieletowego

nia szkieletowego

Page 63

Page 64

Parametry miometryczne

Parametry miometryczne

►

Warto

Wartości przyspieszenia pierwszego okresu oscylacji s

ci przyspieszenia pierwszego okresu oscylacji są

wyliczane z wykresu i s

wyliczane z wykresu i słuŜąŜą do wyznaczenia warto

do wyznaczenia wartościci

sztywno

sztywnościci (S)

(S)

►

Kolejne oscylacje maj

Kolejne oscylacje mają coraz mniejsz

coraz mniejszą amplitud

amplitudęi mo

i moŜliwe jest

liwe jest

obliczenie logarytmicznego spadku t

obliczenie logarytmicznego spadku tłumionych oscylacji, kt

umionych oscylacji, któryry

będzie charakteryzowa

dzie charakteryzował spr

spręŜęŜysto

ystość

ść (D)

(D)

►

Cz

Częstotliwo

stotliwośćść obliczona z tych samych t

obliczona z tych samych tłumionych oscylacji

umionych oscylacji

mówi o

wi o napi

napięciu mi

ciu mięś

ęśniowym (F)

niowym (F)

Page 65

Stan mi

Stan mięśęśnia szkieletowego

nia szkieletowego:

* Palpacja

Palpacja - sztywny, normalny

sztywny, normalny

* Miometria

iometria

- Sztywno

ztywnośćść (S)

(S)

300 N/m

300 N/m

- Napi

Napięcie

cie (F)

(F)

14,5 Hz

14,5 Hz

- Spr

SpręŜęŜysto

ystośćść (D)

(D)

0,78

0,78

Badanie osoby

Badanie osoby

Page 66

Schemat miometru

Schemat miometru - Myoton

Myoton

Końcówka pomiarowa

Akcelerometr

elektromagnet

Mięsień

Włącznik

foto-diodowy

Główny przy-

cisk kontrolny

(Enter)

Dźwignia

dwustronna

Oś obrotu

dźwigni

Del

Back

biceps brachii

Relax Left

MEASURE: 1

(10 ms)

Ekran LCD

i przyciski

do wyboru opcji

Page 67

Palpacja

Palpacja

►

Subiektywna ocena

Subiektywna ocena

►

Trudna do porównania w czasie i midzy osobniczo

dzyosobniczo

►

Trudna do nicowania między mięśniami

niami

Miometria

Miometria

►

Obiektywne wartosciciliczbowe

liczbowe

►

Mozliwośćśćwykonania analiz i trendów i norm populacyjnych

populacyjnych

►

Normy/liczby dla kadego mięśnia

nia

Page 68

Istniej

Istniejące narz

ce narzędzia pomiarowe

dzia pomiarowe

EMG

EMG :

►

Koreluje z parametrami miometrycznymi

Koreluje z parametrami miometrycznymi (Korhonen, et al

(Korhonen, et al

1999)

1999)

►

Bardziej skomplikowane od strony technicznej do

Bardziej skomplikowane od strony technicznej do

zastosowania laboratoryjnym

zastosowania laboratoryjnym

►

Brak informacji na temat w

Brak informacji na temat właściwo

ciwości mechanicznych

ci mechanicznych

►

JeJeśli u

li uŜywana wraz z

ywana wraz z miometri

miometrią, to daje

, to dajebardziej kompletny

bardziej kompletny

obraz uk

obraz układu

adu nerowo

nerowo-mi

mięś

ęśniowego

niowego

Page 69

UŜyteczne parametry

yteczne parametry

Sztywno

Sztywnośćść, napi

, napięcie, spr

cie, spręŜęŜysto

ystośćść

►

Umo

UmoŜliwiaj

liwiają bezpo

bezpośredni

rednią obserwacj

obserwację stanu funkcjonalnego

stanu funkcjonalnego

mimięśęśnia

nia

►

Charakteryzuj

Charakteryzują warunki dla proces

warunki dla procesów metabolicznych w mi

w metabolicznych w mięśęśniu

niu

►

Są znacz

znaczącymi wska

cymi wskaźnikami wielu patologii mi

nikami wielu patologii mięśęśniowych

niowych

►

Charakteryzuj poziom treningu sportowego

poziom treningu sportowego

Page 70

Udowodniono,

Udowodniono, Ŝe miometria

miometria to metoda:

to metoda:

►

Rzetelna

Rzetelna

-Bizzini Mannion (2003) Clinical Biomechanics,18: 459 -461

461

►

Obiektywna

Obiektywna (niezale

niezaleŜna od badaj

na od badającego

cego)

- Viir et al

Viir et al, Journal of Mechanics in Medicine and Biology

Journal of Mechanics in Medicine and Biology

(accepted,

(accepted, 2005

2005)

►

Info

nformatywna

rmatywna w zastosowaniu z innymi metodami badawczymi

w zastosowaniu z innymi metodami badawczymi

badaj

badającymi mi

cymi mięśęśnie szkieletowe

nie szkieletowe - EMG,

EMG,

pomiar ci

pomiar ciśnienia wewn

nienia wewnątrztrz-mimięśęśniowego

niowego

- Korhonen

Korhonen et al

et al (2005)

(2005) Physiological Measurement,

Physiological Measurement,

26: 951

26: 951-963

963

Page 71

Met

Metodologia

odologia - aparat

aparat Myoton

Myoton mo

moŜe by

e być uŜywany w r

ywany w róŜnych

nych

warunkach, ale por

warunkach, ale porównywanie wynik

wnywanie wyników jest mo

w jest moŜliwe tylko

liwe tylko

pomi

pomiędzy pomiarami wykonanymi w tych samych warunkach

dzy pomiarami wykonanymi w tych samych warunkach

Potrzeba standaryzacji

Potrzeba standaryzacji:

►

ten sam punkt na mi

ten sam punkt na mięśęśniu

niu

►

pozycja cia

pozycja ciała (siedz

siedząca, le

ca, leŜąŜąca, stoj

ca, stojącaca)

►

badanie mi

badanie mięśęśnini posturalnych

posturalnych (niekt

niektóre stawy i mi

re stawy i mięśęśnie

nie)

►

stan mi

stan mięśęśnia

nia - spoczynek/skurcz

spoczynek/skurcz

Relaks badanego przed pomiarem (spoczynek)

Relaks badanego przed pomiarem (spoczynek)

Skurcz mi

Skurcz mięśęśnia u badanego

nia u badanego (npnp. obci

. obciąŜąŜnik lub dynamometr)

nik lub dynamometr)

►

Ko

Końcówka pomiarowa prostopadle do d

wka pomiarowa prostopadle do długiej osi mi

ugiej osi mięśęśnia

nia

zgodnie z kierunkiem i zwrotem si

zgodnie z kierunkiem i zwrotem siły ci

y cięŜęŜkokościci

Page 72

Aparat Myoton

jest uŜywany w

medycynie sportowej do:

• optymalizacji

- procesu treningowego

- obciąŜenia

- procesu odpoczynku

• uniknięcia

- przetrenowania

- uszkodzeń

Page 73

rehabilitacji do:

• wyodrębnienia mięśni objętych

procesem patologicznym

• monitorowania leczenia

• szacowania efektywności procedur

fizjoterapeutycznych

Myoton jest

a

Page 74

Medycynie pracy do:

przeciwdziałania

• nakładającym się przeciąŜeniom

• powtarzającym się mikrouszkodzeniom

poprawienia

• ergonomiki pracy

Myoton jest

uŜywany w

Page 75

Pomiar si

Pomiar siły

lub

lub

momentu si

momentu siły

w czasi

Page 76

Page 77

Zapis sygna

Zapis sygnału si

u siły lub momentu si

y lub momentu siły to

y to

krzywa

krzywa F/t

F/t lub

lub M/t,

M/t,

a parametry analizowane z tego zapisu to

a parametry analizowane z tego zapisu to

- warto

wartośćść momentu si

momentu siły (npnp.:.: M

MVC

MVC

[Nm

Nm]),

lub si

lub siły (F

MVC

MVC

[N])

- czas skurczu

czas skurczu t

con

con

[s], lub

lub czas relaksacji

czas relaksacjit

rel

rel

[s]

- gradient momentu si

gradient momentu siły (npnp.:.: G

M

[Nm

Nm/s/s]),

lub si

lub siły (G

F

[N/s

N/s])

Jeśli w załączniku znajdują się obrazki, nie zostaną wyświetlone.  Pobierz oryginalny załącznik.

 
 
 
 

1.  Włókna mięśniowe worka  jądrowego:

A/ należą do włókien  mięśniowych zewnątrzwrzecionowych

B/ to włókna intrafuzalne,  w których pojedyncze jądra komórkowe otoczone  są woreczkami łącznotkankowymi 

C/ posiadają jądra komórkowe  zlokalizowane w centralnej części włókna

D/ są najcieńszymi spośród  intrafuzalnych włókien mięśniowych  

2.  Który neuron uczestniczy  w odruchowym hamowaniu  reciprokalnym (hamowaniu  antagonistów):

a. Komórka Renshawa

b. Interneuron hamujący  na drodze Ia

c. Intreneuron hamujący  Ib

d. Komórka Jędrasika 

3.  Komórka Renshawa ma  charakter:

• Pobudzający

• Hamujący

• Czasem pobudzający, czasem hamujący

• Wszystkie odpowiedzi są nieprawidłowe

 

4.  Wrzecionko nerwowo-mięśniowe  informuje OUN o:

A/ stanie napięcia mięśnia

B/ zmianach napięcia  i długości mięśnia

C/ zmianie długości  mięśnia

D/ skurczu mięśnia 

4.  Komórki Renshawa na  drodze sprzężenia zwrotnego  działają:

A/ hamująco na ten  sam motoneuron, który je pobudza

B/ pobudzająco na ten  sam motoneuron, który je pobudza

C/ hamująco na ten  sam motoneuron, który je hamuje

D/ pobudzająco na ten  sam motoneuron, który je hamuje 

5.  Receptorem w odwróconym  odruchu rozciągania jest:

a) wrzeciono nerwowo-mięśniowe

b) receptor bólowy

c) narząd ścięgnisty

d) wolne zakończenie  nerwowe w tkance podskórnej

 
 
 
 

1.  Włókna aferentne prowadzą  informacje:

a) czuciowe od ośrodkowego  układu nerwowego na obwód

b) ruchowe do efektora

c) czuciowe od obwodowego  układu nerwowego

d) czuciowe i ruchowe  do ośrodkowego układu nerwowego 

2.  Włókna nerwowe typu  I b:

a) doprowadzają informację  do aparatów Golgiego

b) informują OUN o  zmianach długości mięśnia

c) wplatają się pomiędzy  włókna kolagenowe ścięgien w  ciałkach  buławkowatych

d) odchodzą od części  środkowej włókien worka jądrowego 

3.  Komórka Renshawa  łączy  się:

A/ z interneuronem hamującym  Ib, z komórką Renshawa mięśni synergistycznych,  z motoneuronem gamma 

B/ z interneuronem hamującym  Ib, z komórką Renshawa mięśni antagonistycznych,  z motoneuronem beta

C/ z komórką Renshawa  mięśni antagonistycznych, z komórką Renshawa  mięśni synergistycznych, z motoneuronem beta

D/ z interneuronem hamującym  Ia, z komórką Renshawa mięśni synergistycznych,  z motoneuronem gamma 

4.  Zakończenia pierścieniowato-spiralne:

A/ odchodzą z centralnej  części włókien mięśniowych intrafuzalnych

B/ utworzone są przez  włókna aferętne typu Ia 

C/ są początkiem drogi  informującej OUN o zmianach długości mięśnia

D/ wszystkie dopowiedzi  są prawidłowe  

5.  Wrzecionko nerwowo-mięśniowe  informuje OUN o:

A/ stanie napięcia mięśnia

B/ zmianach napięcia  i długości mięśnia

C/ zmianie długości  mięśnia

D/ skurczu mięśnia

 
 
 
 

1.  Podstawowe znaczenie w  regulacji napięcia mięśniowego  mają:

A/ receptory bólowe

B/ odruch unikania

C/ receptory stawowe,  odruch zginania i skrzyżowany odruch prostowania

D/ statyczny odruch rozciągania,  odruch scyzorykowy, pętla gamma 

2.  Aby wywołany został  odruch zginania (cofania)  drażnieniu muszą ulec  receptory:

A/ ścięgniste

B/ bólowe

C/ wrzeciona mięśniowe

D/ stawowe 

3.  Włókna mięśniowe worka  jądrowego:

A/ należą do włókien  mięśniowych zewnątrzwrzecionowych

B/ to włókna intrafuzalne  w których pojedyncze jądra komórkowe otoczone  są woreczkami łącznotkankowymi 

C/ posiadają jądra komórkowe  zlokalizowane w centralnej części włókna

D/ są najcieńszymi spośród  intrafuzalnych włókien mięśniowych  

4.  Zakończenia pierścieniowato-spiralne:

A/ odchodzą z centralnej  części włókien mięśniowych intrafuzalnych

B/ utworzone są przez  włókna aferętne typu Ia 

C/ są początkiem drogi  informującej OUN o zmianach długości mięśnia

D/ wszystkie dopowiedzi  są prawidłowe 

5.  Włókna nerwowe aferętne  typu Ib:

A/ doprowadzają informację  do aparatów Golgiego

B/ informują OUN o  zmianach długości mięśnia

C/ wplatają się pomiędzy  włókna kolagenowe ścięgien w ciałkach  buławkowatych

D/ odchodzą od części  środkowej włókien worka jądrowego wrzecion  nerwowo-mięśniowych 

 
 
 
 

1.  Włókna mięśniowe łańcuszka  jądrowego:

a. Należą do włókien  mięśniowych zewnątrzwrzecionowych

b. Posiadają jądra komórkowe  zlokalizowane na włóknie mięśniowym w formie  łańcuszka

c. To włókna intrafuzalne,  w których pojedyncze jądra komórkowe otoczone  są woreczkami łącznotkankowymi

d. Są najcieńszymi spośród  intrafuzalnych włókien mięśniowych  

2.  Który neuron uczestniczy  w odruchowym hamowaniu  reciprokalnym (hamowaniu  antagonistów):

a. Komórka Renshawa

b. Interneuron hamujący  na drodze Ia

c. Intreneuron hamujący  Ib

d. Komórka Jędrasika 

3.  Komórka Renshawa ma  charakter:

• Pobudzający

• Hamujący

• Czasem pobudzający, czasem hamujący

• Wszystkie odpowiedzi są nieprawidłowe

 

4.  Wrzecionko nerwowo-mięśniowe  informuje OUN o:

a. długości mięśnia

b. zmianach długości  mięśnia

c. skurczu mięśnia

d. Odpowiedzi a i  b są prawidłowe 

5.  Aby wywołany został  odruch zginania (cofania)  drażnieniu muszą ulec  receptory:

A/ ścięgniste

B/ bólowe

C/ wrzeciona mięśniowe

D/ stawowe

 
 
 
 

1.  Włókna aferentne prowadzą  informacje:

a) czuciowe od ośrodkowego  układu nerwowego na obwód

b) ruchowe do efektora

c) czuciowe od obwodowego  układu nerwowego do receptora

d) wszystkie odpowiedzi  są nieprawidłowe 

2.  Włókna nerwowe typu  I b:

a) doprowadzają informację  do aparatów Golgiego

b) informują OUN o  zmianach długości mięśnia

c) przewodzą pobudzenie  szybciej niż włókna nerwowe typu Ia

d) przewodzą pobudzenie  wolniej niż włókna nerwowe typu Ia 

3.  Zakończenia typu bukietowego:

a) odchodzą z centralnej  części włókien mięśniowych intrafuzalnych

b) utworzone są przez  włókna aferętne typu II 

c) są początkiem drogi  informującej OUN o długości mięśnia

d) wszystkie dopowiedzi  są prawidłowe 

4.  Odruch scyzorykowy (odwrócony  odruch na rozciąganie):

• Jest odruchem przewodzonym przez włókna nerwowe Ia

• Jest odruchem wynikającym z pobudzenia ciałek buławkowatych

• Jest odruchem monosynaptycznym

• Żadna z odpowiedzi nie jest prawidłowa

 

5.  Przy silnym bodźcu  bólowym odruchowi cofania  towarzyszy:

• Odruch Babińskiego

• Odruch skrzyżowany prostowania

• Silny bodziec nie wywołuje odruchu cofania

• Bodziec bólowy nie wywołuje odruchu cofania

 
 
 
 

1.  Odruch scyzorykowy (odwrócony  odruch na rozciąganie):

a. Jest odruchem przewodzonym  przez włókna nerwowe Ia

b. Jest odruchem wynikającym  z pobudzenia ciałek buławkowatych

c. Jest odruchem monosynaptycznym

d. Żadna z odpowiedzi  nie jest prawidłowa 

2.  Komórki Renshawa na  drodze sprzężenia zwrotnego  działają:

a. hamująco na ten  sam motoneuron, który je pobudza

b. pobudzająco na ten  sam motoneuron, który je pobudza

c. hamująco na ten  sam motoneuron, który je hamuje

d. pobudzająco na ten  sam motoneuron, który je hamuje 

3.  Wrzecionko nerwowo-mięśniowe  informuje OUN o:

a. długości mięśnia

b. zmianach długości  mięśnia

c. skurczu mięśnia

d. Odpowiedzi a i  b są prawidłowe 

4.  Przy silnym bodźcu  bólowym odruchowi cofania  towarzyszy:

a. Odruch Babińskiego

b. Odruch skrzyżowany  prostowania

c. Silny bodziec nie  wywołuje odruchu cofania

d. Bodziec bólowy nie  wywołuje odruchu cofania 

5.  Aferentacje typu II  z wrzecion charakteryzują  się:

• Połączeniami monosynaptycznymi

• Połączeniami za pośrednictwem interneuronów

• Połączeniami z gamma-motoneuronami

d.    Bezpośrednimi  połączeniami z alfa-motoneuronami dla mięśni  antagonistycznych

 
 
 
 

Odruchy  i połączenia neuronalne  
w kontroli czynności ruchowych dowolnych i mimowolnych

 
 
 
 

Budowa i działanie  wrzeciona nerwowo mięśniowego

 
 
 
 

Budowa i działanie  aparatu ścięgnistego

 
 
 
 

Bierne rozciągnięcie mięśnia

 
 
 
 

Skurcz włókien ekstrafuzalnych

 
 
 
 

DROGA ODRUCHU  PĘTLI WRZECIONKO - γ NEURON

Rola pętli  γ - zapobieganie relaksacji zakończeń spiralnych włókien intrafuzalnych - serwomechanizm towarzyszący ruchom. 

Skurcz włókien ekstra  i intrafuzalnych

 
 
 
 

A - wrzecionka  i narządy Golgiego    w mięśniu  w spoczynku

B - zmiany  ich kształtu w pasywnym rozciągnięciu

C - podczas  izotonicznego skurczu włókien ekstrafuzalnych

D - podczas  skurczu samych   włókien intrafuzalnych 

Dwa sposoby  pobudzenia zakończeń spiralnych:

• Rozciągnięcie

• Skurcz włókien intrafuzalnych

 
 
 
 

Odruch kolanowy

 
 
 
 

Odruch scyzorykowy

 
 
 
 

Odruch zginania  w reakcji bólowej

 
 
 
 

Połączenia i  funkcje komórki Renshaw'a

 
 
 
 

Funkcje komórki Renshaw'a 

• - funkcja ochronna

• - rekrutacja jednostek ruchowych synergisty

• - obniżenie napięcia mięśniowego i reaktywności odruchowej rdzenia

• - koaktywacja mięsni antagonistycznych

• - wyłączanie synergistów po drugiej stronie ciała

 
 
 
 

Odruch Hoffmana

Jeśli w załączniku znajdują się obrazki, nie zostaną wyświetlone.  Pobierz oryginalny załącznik.

Page 1

Metody stosowane

do oceny właściwości

mechanicznych i bioelektrycznych

mięśni szkieletowych

Page 2

►

Pomiar momentów sił mięśniowych

►

Elektromiografia

►

Mechanomiografia

►

Miometria

Page 3

Właściwości mechaniczne

►

Pomiar momentu siły mięśniowej

►

Mechanomiografia

►

Miometria

Page 4

Pomiar czynności bioelektrycznej mięśni

►

Elektromiografia (EMG)

Page 5

Pomiar momentu siły mięśniowej

►

Czy jesteśmy w stanie bezpośrednio

zmierzeyć siłę mięśnia?

Triceps

torque

Biceps

torque

Page 6

►

Pomiar pośredni momentów siły

►

Warunki pracy izometrycznej

MFz=MFw

Pomiar momentu siły mięśniowej

Page 7

Ext. force, lever arm = 40 N, 0.30 m

Ext. torque = F * dist.= 40 N * 0.30m

= 12 Nm

Triceps force = 400 N

Triceps lever arm = 0.02 m

Triceps torque =400 N * 0.02 m = 8 Nm

Total extensor torque =

External torque + Triceps torque

=

12 Nm + 8 Nm = 20 Nm

Biceps force

(flexor)

External force (40 N)

Triceps force

(extensor)

Moment siły BB oraz siła zew. z

koaktywacją mięśnia antagonistycznego

Page 8

Skurcz pojedynczy

Page 9

Skurcz dowolny

[%]

sygnał

sygnał

2 or 3 s

MVC

EF

1

4

3

1

3

2

4

Czas [s]

M Fm

[Nm]

Page 10

Elektromiografia

EMG

Page 11

Schemat jednostki motorycznej oraz rozchodzącego się po pojedynczym włóknie mięśniowym

potencjału czynnościowego

Schemat jednostek motorycznych w mięśniu szkieletowym

Page 12

Page 13

Page 14

Page 15

Page 16

Page 17

Page 18

Page 19

Page 20

Page 21

Page 22

Page 23

Page 24

Page 25

Zapis sygnału w elektromiografii to

ELEKTROMIOGRAM,

a parametry analizowane z tego zapisu to:

amplituda [µV]

i

częstotliwość [Hz]

wyładowań potencjału czynnościowego.

Page 26

Amplituda EMG mówi o:

►

Liczbie zrekrutowanych jednostek

motorycznych

►

Wielkości jednostki ruchowej

►

Rodzaju włókien mięśniowych (średnica)

►

Stabilności rekrutacji

►

Poziomie aktywacji mięśni agonistycznych

►

Poziomie koaktywacji mięśni

antagonistycznych

Page 27

Analiza sygnału w dziedzinie czasu

Page 28

Częstotliwość EMG mówi o:

►

Synchronizacji pracy jednostek

motorycznych

►

Częstotliwości wyładowań jednostek

motorycznych

►

Stabilności rekrutacji

►

Szybkość przewodzenia

Page 29

Page 30

Rozkład mocy widma- analiza w dziedzinie częstotliwości

Page 31

Page 32

Page 33

Page 34

Koherencja

Raw EMG Data

Rectification

Power spectrum

Coherence

Page 35

Koherencja

Page 36

Mechanomiografia

MMG

Page 37

Poza potencjałem czynnościowym

rejestrowanym przy użyciu

elektromiografii jest jeszcze inna metoda

rejestracji sygnałów biologicznych

z kurczącego się mięśnia.

Sygnałem tym jest dźwięk z mięśnia,

a metoda pomiarowa zwana jest

MECHANOMIOGRAFIĄ

Page 38

Co jest źródłem dźwięku z mięśnia ?

Sygnał mechanomiograficzny

jest związany ze zmianami geometrii włókien

mięśniowych aktywnych jednostek motorycznych,

które to włókna generują drgania boczne

rejestrowane z powierzchni mięśnia.

Page 39

Mechanizmy generujące dźwięk z mięśni

związane są

ze zmianami wymiarów geometrycznych mięśni

(włókien, ścięgien), które pozostają pod

wpływem:

•

zmian wielkości aktywności jednostek

motorycznych,

•

niejednolitej dystrybucji elementów

kurczliwych w mięśniu,

•

różnorodnej długości włókien

•

różnorodnego zachowania się sarkomerów

wzdłuż aktywnego mięśnia

(Orizio, 1993; Orizio i wsp., 1999)

Page 40

Czujniki

Oscylacje boczne włókien mięśniowych

mogą być rejestrowane przy pomocy:

mikrofonu i wtedy tę metodę zwano

fonomiografią, akustomiografią

lub

dźwiękomiografią.

Page 41

Gdy używano

czujnika piezoelektrycznego

metodę tę zwano

wibromiografią.

Page 42

Gdy używano

akcelerometru

metodę tę zwano

akceleromiografią.

Page 43

Każdy z czujników mówi o

mechanicznych właściwościach

włókien mięśniowych, dlatego też

prof. Claudio Orizio zasugerował aby

używać nazwy mechanomiografia

niezależnie od używanego czujnika.

Page 44

Page 45

Page 46

Page 47

Page 48

Page 49

Page 50

Zapis sygnału w mechanomiografii to

MECHANOMIOGRAM,

a parametry analizowane z tego zapisu to:

amplituda [mV]

i

częstotliwość [Hz]

drgań włókien mięśniowych.

Page 51

Amplituda MMG mówi o:

►

Strategii aktywacji jednostek motorycznych

(rekrutacji MUs)

►

Składzie włókien mięśniowych i ich

dystrybucji w obrębie mięśnia

►

Właściwościach elastycznych mięśnia

(sztywności mięśnia)

►

Innerwacji mięśni

Page 52

Częstotliwość MMG mówi o:

►

Rodzaju zrekrutowanych jednostek

motorycznych

►

Częstotliwości wyładowań MUs

Page 53

Mechanizmy obwodowe

sterowania ruchem

►

F

►

EMG

►

MMG

Page 54

Ponieważ, sygnał EMG mówi nam o: aktywności

elektrycznej elementów kurczliwych mięśni,

podczas gdy sygnał MMG informuje o: aktywności

mechanicznej mięśnia,

jednoczesny zapis EMG i MMG wraz zapisem siły

jest bardzo użyteczny dla badania mechanizmów

sterowania ruchem.

Page 55

Wskaźnik RMS MMG/RMS EMG

►

Jest to stosunek czynności mechanomiograficznej (MMG)

do czynności bioelektrycznej (EMG) mięśnia, który może

być wskaźnikiem sprawności elektromechanomiograficznej

mięśni (Orizio i wsp., 1997)

►

Wskaźnik ten mówi o wielkości czynności bioelektrycznej,

która

powoduje

określoną

wielkość

czynności

mechanomiograficznej

Page 56

Czasy poszczególnych sygnałów

Siła

MMG

EMG

Page 57

Miometria

MIO

Pomiar:

sztywności,

napięcia

i elastyczności

mięśnia szkieletowego

Page 58

Page 59

Schemat miometru - Myoton

Końcówka pomiarowa

Akcelerometr

elektromagnet

Mięsień

Włącznik

foto-diodowy

Główny przy-

cisk kontrolny

(Enter)

Dźwignia

dwustronna

Oś obrotu

dźwigni

Del

Back

biceps brachii

Relax Left

MEASURE: 1

(10 ms)

Ekran LCD

i przyciski

do wyboru opcji

Page 60

Stan mięśnia szkieletowego:

* Palpacja - sztywny, normalny

* Miometria

- Sztywność (S)

300 N/m

- Napięcie (F)

14,5 Hz

- Elastyczność (D)

0,78

Badanie osoby

Page 61

Parametry miometryczne

►

Wartości przyspieszenia pierwszego okresu oscylacji są

wyliczane z wykresu i służą do wyznaczenia wartości

sztywności (S)

►

Kolejne oscylacje mają coraz mniejszą amplitudę i możliwe jest

obliczenie logarytmicznego spadku tłumionych oscylacji, który

będzie charakteryzował elastyczność (D)

►

Częstotliwość obliczona z tych samych tłumionych oscylacji mówi

o napięciu mięśniowym (F)

Page 62

Metodologia - aparat Myoton może być używany w różnych

warunkach, ale porównywanie wyników jest możliwe tylko

pomiędzy pomiarami wykonanymi w tych samych warunkach

Potrzeba standaryzacji:

►

ten sam punkt na mięśniu

►

pozycja ciała (siedząca, leżąca, stojąca)

►

badanie mięśni posturalnych (niektóre stawy i mięśnie)

►

stan mięśnia - spoczynek/skurcz

♣ Relaks badanego przed pomiarem (spoczynek)

♣ Skurcz mięśnia u badanego (np. obciążnik lub dynamometr)

►

Końcówka pomiarowa prostopadle do długiej osi mięśnia

zgodnie z kierunkiem i zwrotem siły ciężkości

Page 63

Palpacja

►

Subiektywna ocena

►

Trudna do porównania

w czasie i

międzyosobniczo

►

Trudna do

różnicowania między

mięśniami

Miometria

►

Obiektywne wartości

liczbowe

►

Możliwość wykonania

analizy trendów i

norm populacyjnych

►

Normy/liczby dla

każdego mięśnia

Page 64

►

Pomiar momentów sił mięśniowych

►

Elektromiografia

►

Mechanomiografia

►

Miometria

---