【摘要】：站姿穩(wěn)定性多感覺(jué)整合與控制特指姿勢(shì)控制系統(tǒng)(PCS)將來(lái)自相同或者不同姿勢(shì)感覺(jué)通道的冗余信息整合為統(tǒng)一的、有效的和穩(wěn)定的內(nèi)部姿勢(shì)表征并耦合姿勢(shì)控制機(jī)制實(shí)現(xiàn)站姿穩(wěn)定的信息處理與系統(tǒng)控制活動(dòng),是人類適應(yīng)環(huán)境、生活、工作和學(xué)習(xí)的重要生理功能和大腦信息處理的重要特征,在工程心理學(xué)、人因工程、臨床醫(yī)學(xué)、運(yùn)動(dòng)科學(xué)乃至智能機(jī)器人控制等領(lǐng)域具有重要的研究意義和應(yīng)用價(jià)值,被公認(rèn)是當(dāng)代腦與神經(jīng)科學(xué)研究的重要內(nèi)容之一。PCS是實(shí)現(xiàn)站姿多感覺(jué)整合和姿勢(shì)控制的結(jié)構(gòu)與功能系統(tǒng),由站姿多感覺(jué)傳入、大腦多感覺(jué)整合以及多肌群和多機(jī)制姿勢(shì)控制三個(gè)基本功能模塊組成,其中,視覺(jué)傳入提供身體相對(duì)空間位置和身體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等信息,位覺(jué)傳入提供頭部空間位置和身體直線與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)速度變化信息,本體覺(jué)傳入提供肢體空間位置、肢體間位置關(guān)系以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等信息,足底觸覺(jué)傳入提供外部參照穩(wěn)定性信息。大腦多感覺(jué)整合機(jī)制根據(jù)不同姿勢(shì)感覺(jué)通道傳入信息的可靠性,通過(guò)多感覺(jué)交互和權(quán)重調(diào)整(reweighting)機(jī)制,動(dòng)態(tài)構(gòu)建“身體姿勢(shì)內(nèi)部表征”,實(shí)現(xiàn)多重干擾環(huán)境下的身體姿勢(shì)精準(zhǔn)判斷;中樞多肌群、多機(jī)制姿勢(shì)控制通過(guò)前饋控制、反饋控制和隨意控制形成的預(yù)期姿勢(shì)調(diào)節(jié)、補(bǔ)償姿勢(shì)調(diào)節(jié)和隨意姿勢(shì)調(diào)節(jié),針對(duì)不同環(huán)境任務(wù)條件,運(yùn)用不同姿勢(shì)控制策略,啟動(dòng)并協(xié)調(diào)姿勢(shì)肌肉和動(dòng)作肌肉活動(dòng),快速有效地應(yīng)對(duì)各種內(nèi)部和外部姿勢(shì)干擾對(duì)身體重心穩(wěn)定性和肢體空間定位的負(fù)面影響,實(shí)現(xiàn)站姿穩(wěn)定性的多肌群和多機(jī)制協(xié)同控制。以往采用“感覺(jué)阻斷與感覺(jué)干擾”范式研究指出,靜態(tài)站立條件下以站姿足底壓力中心(COP)和身體質(zhì)心(COM)反映的站姿穩(wěn)定性具有明顯的站姿多感覺(jué)輸入依從性。在穩(wěn)定支撐界面站立時(shí),站姿穩(wěn)定性控制約70%的姿勢(shì)信息來(lái)自本體覺(jué)感受器,20%來(lái)自前庭位覺(jué)感受器,10%來(lái)自視覺(jué)感受器;而在非穩(wěn)定支撐界面站立時(shí),PCS將調(diào)整感覺(jué)權(quán)重,更多依賴于前庭位覺(jué)感受器和視覺(jué)感受器獲取姿勢(shì)信息。然而,在此條件下,PCS如何依據(jù)多感覺(jué)輸入和多感覺(jué)整合所形成的內(nèi)部姿勢(shì)表征啟動(dòng)多肌群姿勢(shì)控制機(jī)制來(lái)維系站姿穩(wěn)定性,目前尚不完全清楚。本研究將基于站姿穩(wěn)定性的“多感覺(jué)整合模型”和姿勢(shì)控制的“預(yù)期和補(bǔ)償姿勢(shì)調(diào)節(jié)理論”,在不改變位覺(jué)信息輸入的條件下,通過(guò)改變視覺(jué)、本體覺(jué)和足底觸覺(jué)感覺(jué)輸入的可靠性,觀察其對(duì)站姿穩(wěn)定性、站姿肌肉活動(dòng)和站姿姿勢(shì)調(diào)節(jié)的影響,深入研究和探討站姿穩(wěn)定性的感覺(jué)-運(yùn)動(dòng)控制組織策略。論文圍繞視覺(jué)、本體覺(jué)和足底觸覺(jué)感覺(jué)干擾對(duì)靜態(tài)站姿穩(wěn)定性、站姿肌肉活動(dòng)和站姿姿勢(shì)調(diào)節(jié)影響的科學(xué)問(wèn)題,形成了三個(gè)部分的6個(gè)系列實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明:(1)視覺(jué)、觸覺(jué)和本體覺(jué)干擾造成的感覺(jué)信息不確定性和站姿難度能夠顯著破壞靜態(tài)站姿穩(wěn)定性;(2)視覺(jué)、觸覺(jué)和本體覺(jué)干擾和站姿難度對(duì)站姿穩(wěn)定性、站姿肌肉活動(dòng)和站姿姿勢(shì)調(diào)節(jié)具有相似的作用;(3)姿勢(shì)控制系統(tǒng)可以通過(guò)提前啟動(dòng)部分姿勢(shì)肌肉預(yù)激活時(shí)間和增強(qiáng)預(yù)激活強(qiáng)度來(lái)應(yīng)對(duì)姿勢(shì)感覺(jué)干擾和站姿難度對(duì)站姿穩(wěn)定性的影響,即以“髖關(guān)節(jié)姿勢(shì)肌群控制策略”為主應(yīng)對(duì)感覺(jué)干擾的作用,而以“下肢姿勢(shì)肌群控制策略”為主應(yīng)對(duì)站姿難度的影響。
【圖文】：

姿勢(shì)控制中發(fā)揮重要作用。理解姿勢(shì)控制的現(xiàn)代方法假定中樞的某些部分處理感覺(jué)信息并逡逑使身體產(chǎn)生對(duì)外部（或內(nèi)部）干擾的反應(yīng)，因此類似于是感覺(jué)運(yùn)動(dòng)反饋的規(guī)劃中心。逡逑大腦可被分為三個(gè)主要部分（見(jiàn)圖１．２）：邋（ｉ）前腦，（ｉｉ）中腦和（ｉｉｉ）后腦。前腦包逡逑括大腦、丘腦和下丘腦。大腦皮層由運(yùn)動(dòng)區(qū)、感覺(jué)區(qū)和聯(lián)合區(qū)，其中聯(lián)合區(qū)負(fù)責(zé)諸如多感逡逑宮聯(lián)系、記憶和溝通等復(fù)雜功能。大腦包圍著的一個(gè)結(jié)構(gòu)叫做丘腦，是感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)信號(hào)的逡逑協(xié)調(diào)中心。丘腦將感覺(jué)輸入傳遞到大腦皮層的主要感覺(jué)區(qū)。前腦另一個(gè)重要結(jié)構(gòu)是下丘腦，逡逑位于大腦腹側(cè)、丘腦下方。下丘腦是自主神經(jīng)系統(tǒng)、副交感神經(jīng)和交感神經(jīng)系統(tǒng)的主要控逡逑制中心。中腦的位置介于前腦的丘腦和下丘腦、后腦的腦橋之間。中腦有大量不同的尤其逡逑是與視覺(jué)、肌肉隨意運(yùn)動(dòng)及其它重要功能有關(guān)的纖維神經(jīng)束通過(guò)。中腦主要包含海馬體和逡逑基底神經(jīng)節(jié)。海馬體主要負(fù)責(zé)短時(shí)記憶�；咨窠�(jīng)節(jié)則主要但并不是唯一負(fù)責(zé)粗略的運(yùn)動(dòng)。逡逑基底神經(jīng)節(jié)損傷會(huì)導(dǎo)致僵直、肌張力減退和帕金森病。后腦包括腦橋、小腦和延髓。腦橋逡逑將信息傳遞到小腦，包含纖維從大腦皮層下行控制頭、四肢和軀干的肌肉。小腦接受來(lái)自逡逑于脊髓的軀體感覺(jué)輸入，來(lái)自于大腦皮層的運(yùn)動(dòng)信息，以及來(lái)自于前庭系統(tǒng)的平衡信息輸逡逑入。小腦主要功能是負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)肌肉緊張，整合運(yùn)動(dòng)和感覺(jué)通路以及平衡的空間認(rèn)知。延髓逡逑和腦橋負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)血壓和呼吸。中腦和后腦共同構(gòu)成腦干，該名稱來(lái)源于其是大腦中連接脊逡逑髓和前腦的部分。腦干利用感覺(jué)器官接受環(huán)境變化信息

足以有效地描述干擾對(duì)站姿穩(wěn)定性的影響（Ｃｒ邋６邋ｔｕａｌ，邋２０１５）�；冢茫希蟹�(wěn)定裕ＣＯＭ進(jìn)逡逑行平衡調(diào)節(jié)的相關(guān)研究結(jié)果，多數(shù)研究者認(rèn)為身體控制姿勢(shì)擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)類似于倒立鐘擺逡逑（參見(jiàn)圖１．３），該模型僅包括踝關(guān)節(jié)在內(nèi)的一個(gè)節(jié)段，不涉及髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)。逡逑ｊ逡逑嫌覺(jué)系綾邐ｃ－邐＾逡逑＾邋０（＾５邋＞＊？＊？＊＊？逡逑圖〖．３靜態(tài)站立的倒鐘擺模型逡逑（２）姿勢(shì)控制模型逡逑關(guān)于人體姿勢(shì)控制的研究已經(jīng)有５０多年的歷史，研究者們已經(jīng)提出了姿勢(shì)控制的概逡逑念模型和計(jì)算模型。姿勢(shì)控制模型的建立推動(dòng)了臨床和康復(fù)領(lǐng)域?qū)ζ胶庹系K患者的診斷和逡逑治療。目前為止，已有多個(gè)姿勢(shì)控制模型被研究者提出，且仍有新的模型被不斷提出。多逡逑數(shù)人體直立姿勢(shì)控制模型關(guān)注的是感覺(jué)整合（ＰＥＴＥＲＫＡ，邋２００２；邋ｖａｎ邋ｄｅｒ邋Ｋｏｏｉｊ，邋Ｊａｃｏｂｓ，，逡逑Ｋｏｏｐｍａｎ，邋＆邋ｖａｎ邋ｄｅｒ邋Ｈｅｌｍ，邋２００１），姿勢(shì)反應(yīng)策略（即踩關(guān)節(jié)策略和髓關(guān)節(jié)策略）逡逑（Ｐａｒｋ，Ｈｏｒａｋ邋＆邋Ｋｕｏ，邋２００４）和認(rèn)知交互（Ｍａｈｂｏｏｂｉｎ，Ｌｏｕｇｈｌｉｎ邋＆邋Ｒｅｄｆｅｒｎ，邋２００７）三個(gè)方逡逑面。近年來(lái)，研究者們開(kāi)始將人體姿勢(shì)系統(tǒng)的時(shí)間變異性和非線性特征整合到現(xiàn)有模型中逡逑（Ｍｅｒｇｎｅｒ，邋Ｓｃｈｗｅｉｇａｒｔ，邋Ｍａｕｒｅｒ，邋＆ＢｌＵｍｌｅ，邋２００５）�，F(xiàn)有眾多姿勢(shì)控制模型中的經(jīng)典模逡逑型包括Ｐｅｔｅｒｋａ（ＰＥＴＥＲＫＡ
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：B842

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本文編號(hào)：2642867