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《
The association between motor modules and movement primitives of gait: A muscle and kinematic synergy study》
分享者：周梓欣
原文作者：Sina Esmaeili, Hojjat Karami, Mina Baniasad, Mahya Shojaeefard, Farzam Farahmand
发表来源：
Journal of Biomechanics 134 (2022) 110997
1/
研究背景
对于需要多个肌肉和关节协调的步行活动，在研究中为了克服大量自由度（DoF）的复杂性，通常假设肌肉是以具有固定空间结构的组来激活的——运动模块或协同作用
肌肉协同分析中的一个重要问题是，它们的实际功能，即与身体活动的生物力学子任务和动作的关系——肌肉的具体作用
2/ 研究假设
代表人类行走的运动原语的每个单独的运动学协同作用都与单个运动模块相关联
使用NNMF技术提取肌肉和运动学协同作用，并通过k均值方法进行聚类
然后，通过分析特征肌肉和运动学协同作用之间的相关性来研究它们的激活曲线之间的相关性
每个肌肉协同作用与单一的运动学协同作用相关联，具有相似的激活周期和高相关的激活模式
探索运动模块与人类运动所涉及的运动原语之间的关系，以深入了解肌肉协同作用的功能
/阅读分析/
步态周期的相应EMG信号与关节角度轨迹
2/ 方法借鉴 (技术路线)
数据收集 X 数据预处理和降维 X模块数（基本模式数量） X 聚类分析（协同作用结果） X 相关性分析
3/ 概念解析
An important question in the analysis of the muscle synergies is their actual functionality, i.e., their relationship with the biomechanical subtasks and maneuvers involved in a physical activity. Some previous studies have investigated the functionality of muscle synergies by examining the correlation between their structures or activation profiles and the biomechanical variables of the physical activities such as kinematics, kinetics, or force.
分析肌肉协同作用的一个重要问题是它们的实际功能，即它们与身体活动中涉及的生物力学子任务和动作的关系。一些先前的研究通过检查肌肉协同作用的结构或激活谱与身体活动的生物力学变量(如运动学、动力学或力)之间的相关性来研究肌肉协同作用的功能
实际功能：肌肉协同与活动时其他变量/行为（例如生物力学变量：运动学/动力学）之间的相关性
例如，Ting和Macpherson(2005)发现，在猫的姿势任务中，激活谱与肢体下的端点力之间存在相关性。其他研究报告了肌肉协同作用与步行时足部平移和抬起之间的关系
研究中，研究学者认为肌肉活动是以固定空间结构的组来激活的，即运动模块或协同作用，即
运动过程存在基本的模块
数据收集 X 数据预处理和降维 X 模块数量 X 聚类分析 X 相关性分析
根据不同的分解目的，所谓的“运动基元”角度/模式可能不同
“运动基元”（movement primitives）指的是构成人类行走这一复杂运动行为的基本单元或模式
本文的目的/出发点（1）肌肉协同的实际功能，（2）验证肌肉协同与运动学协同具有一致性，因此，本文的运动基元（1）可以描述肌肉的活动情况；（2）与运动学协同匹配。在本文中，协同作用可以作为运动基元。若出发点是实现类人运动，则可能基元不需要具有实际意义，例如在运动学协同作用中，对于关节角度轨迹，可能就无需进行自由度的区分，而是直接进行分解
本文的核心之一是验证假设：肌肉协同作用与运动学协同作用具有一致性。同时，本文从分析结果中，解释了肌肉协同的具体作用，例如已知运动模块MEST中的GMED和TEL负责通过髋部内收、骨盆上倾和骨盆内旋将身体朝同侧腿旋转，这是KEST运动学协同作用的主要组成部分
因此，本文的结果同样可以作为运动分解的前提假设，即不同运动执行端具有协同作用，且具有固定的模式。——多角度/执行端分解的意义。另一方面类似的，
感知协同与执行是否具有相关性？从而进一步了解，运动感觉输入与运动输出完整回路的运动控制
一定程度上，本文所描述的运动基元是具有实际意义的，包括了肌肉的活动和关节自由度（DoF）的控制，并划分了步态的不同阶段，来表征不同阶段的典型运动协同作用（运动基元）
在研究中，首先需要确定研究目的，从而确定运动基元的定义角度，即
思考所定义/分解的运动基元需要描述什么？
