这篇文章提出了一种精确测量神经驱动到肌肉力之间延迟的方法,把这种延迟成为neuromechanical delay (NMD) 。
1.笔记
1.1研究目标
由于运动神经元的动态敏感性以及肌纤维去极化后拉伸肌腱单元的系列弹性组件(SEC)所需的时间,神经编码向力的转换具有延迟。神经机械延迟(NMD)定义为在可变力的自愿收缩过程中,神经对肌肉的驱动和力量之间的延迟。为了计算神经驱动和力之间的延迟,将带通滤波器(带宽:2Hz)应用于CST和力信号(四阶零相位巴特沃斯滤波器)。滤波后,将CST和力信号分为一个周期时间帧,并计算每个时间帧的CST和作用力之间的互相关,然后在所有时间帧上取平均值。互相关函数峰值的时滞提供了NMD的估计。
NMD和EMD之间的区别:
- NMD是在具有任何力变化率的任务期间神经驱动和力之间的延迟。
- EMD估计值由表面EMG信号开始与力开始之间的时间差获得。
1.2实验设置
人数:8男
Two sessions:2 seperated day
MVC:3 contraction
Trials:3 frequencies
and 3 amplitude
,9 trials in all combination, 3 mins left for recovery between two trials
EMG设备:OT Bioelettronica, Torino
1.3数据处理
HD-EMG带通滤波:20-500Hz,2阶巴特沃斯滤波器
MU剔除:<30 dB的MU
or存在间隔>2s的MU
ANOVA:评估计算的NMD和力精度
回归:线性和非线性模型用于对NMD和DR关于力倒数的回归
NMD的计算方法:CST和力信号之间的互相关系数,相关度最大处的时间代表延迟
![image-20230115160944311](/2023/01/14/%E8%AE%BA%E6%96%87/Characteristic/Central-nervous-system-modulates-the-neuromechanical-delay-in-a-broad-range-for-the-control-of-muscle-force/image-20230115160944311.png)
A and a:MUST 和 force
B and b:力信号和以及对 A 和 a 中的运动单元放电序列进行低通滤波(2Hz),以产生运动单元的平滑放电率。(为什么对 MUST 进行低通滤波就得到 smoothed discharge rate?)
C and c:将单个运动单元放电序列求和以生成累积尖峰序列(CST)(求和的时候有些时刻会有多个 MU 同时放电,这个时候的求和是代数求和还是只用1表示这个时刻存在放电就行)。求和后,用2Hz 低通滤波器对 CST 进行滤波。
2.结论
频率或振幅的增加导致了NMD的降低,最短的NMD对应于最高的目标频率和峰峰值:
神经对肌肉的驱动(MUST)到力的产生之间的延迟大约在200ms左右,由中枢神经系统根据收缩速度进行调节。NMD本质上与运动单元抽动特性相关,因此可以根据尺寸原理进行调节。
NMD取决于运动神经元的动态敏感性(1)和肌肉腱系统的固有特性,因此中枢神经系统只能通过改变肌肉单位的激活来调节NMD。
放电率和力的导数之间的关系:(运动单元池的所有放电脉冲总和,除以运动单元数再除以时间)
手部肌肉和腿部肌肉的NMD差异很大
- 运动单元的募集阈值取决于力的改变速度,NMD越短,收缩越快
- 运动神经元的募集取决于它们接受的净兴奋性输入
3.问题
- 如何通过低通滤波得到smoothed discharge rate
- CST的求和过程中重叠的脉冲该怎么处理
- 如何对CST进行滤波得到对力的近似估计