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Inter-subject variability of muscle synergies while walking with progressive constraints
Julia Seidl
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Sportwissenschaft und Universitätssport
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Sportwissenschaft
Betreuer*in
Hans Kainz
DOI
10.25365/thesis.75060
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-12990.71482.570278-1
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Muskelsynergien sind gemeinsam angesteuerte Muskeln, also Muster, welche vom zentralen Nervensystem aktiviert werden, um spezifische Bewegungen auszuführen. Dies dient als Vereinfachung, um Muskeln nicht separat, sondern als Gruppierungen aktivieren zu können. Um die motorische Kontrolle besser zu verstehen, ist es sinnvoll, Alltagsbewegungen wie das Gehen zu untersuchen. Das Ziel dieser Studie war es, mehr Informationen über Muskelsynergien während des Gehens mit Einschränkungen zu erhalten und herauszufinden, ob sich die Veränderungen der Muskelsynergien zwischen den Probanden ähnlich verhalten, wenn das Gehen schrittweise erschwert wird. Die Probanden bekamen drei verschiedene Gang-Aufgaben. Zuerst einen normalen Gang mit selbst ausgewählter Geschwindigkeit, danach einen Gang, bei welchem die Schrittfrequenz mittels Metronoms vorgegeben wurde, und zuletzt wurden zusätzlich zum Metronom Bodenmarkierungen geklebt, auf welche die Probanden steigen mussten, wodurch die Schrittlänge bestimmt wurde. Elektromyographie-Signale von zehn Muskeln der unteren Extremitäten wurden gemessen und eine dreidimensionale-Bewegungsanalyse durchgeführt. Wir stellten fest, dass die Muskelsynergie-Muster zwischen den Probanden während des Gehens mit Einschränkungen zwar ähnlich waren, aber die Variabilität signifikant zunahm, je stärker der Gang eingeschränkt wurde. Die Kinematik verhielt sich jedoch anders und die Variabilität war lediglich erhöht, als der Gang mit Metronom eingeschränkt wurde. Dar-aus lässt sich schließen, dass das Problem eines unnatürlichen Ganges von verschiedenen Personen auf unterschiedlicher Art gelöst wird und die Variabilität zwischen ihnen zu-nimmt. Die Kinematik hängt von der Schrittlänge und Ganggeschwindigkeit ab und verhält sich anders als Muskelsynergie-Vektoren, wenn Bewegungen ungewohnt sind.
Abstract
(Englisch)
Muscle synergies are coordinated patterns of muscle activation used to perform specific movements or tasks. The central nervous system simplifies the motor control by activating a limited set of vectors rather than each muscle, thereby reducing the dimensionality of skeletal muscle activation. The aim of this study was to get an insight of the inter-subject variability of muscle synergies while walking with increasing constraints. Gait patterns were constraint through changes in cadence and stride length. Our first task involved walking without any limitations. In the second task, participants walked to the rhythm of a metronome, while the third task combined the constrained cadence of the second task with a restricted stride length, requiring participants to step on markers placed on the ground while walking in the rhythm. The activity of ten lower limb muscles were recorded using surface electromyographic electrodes. To record the kinematics, a three-dimensional motion capture analysis system was used. We discovered shared muscle synergies among participants facing similar walking constraints. Furthermore, the inter-subject variability of muscle synergies increased, the more walking became con-strained. The kinematics exhibited distinct behaviour and increased variability when only the cadence was constrained. We concluded that with increasing constraints, leading to unnatural gait, participants solved their problem in different ways and variability increased. Kinematic variability is influenced by step length and walking speed and not in relation to muscle synergies when movements are unfamiliar.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Muskelsynergien Ganganalyse Einschränkungen Variabilität
Schlagwörter
(Englisch)
Muscle synergies gait-analysis constraints variability
Autor*innen
Julia Seidl
Haupttitel (Englisch)
Inter-subject variability of muscle synergies while walking with progressive constraints
Paralleltitel (Deutsch)
Die Variabilität von Muskelsynergien zwischen Probanden beim Gehen mit aufsteigenden Einschränkungen
Publikationsjahr
2023
Umfangsangabe
31 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Hans Kainz
Klassifikation
76 Sport > 76.12 Biomechanik. Bewegungslehre
AC Nummer
AC17044086
Utheses ID
69782
Studienkennzahl
UA | 066 | 826 | |