Nonlinear response of human trunk musculature explains neuromuscular stabilization mechanisms in sitting posture
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Objective . Determining the roles of underlying mechanisms involved in stabilizing the human trunk during sitting is a fundamental challenge in human motor control. However, distinguishing their roles requires understanding their complex interrelations and describing them with physiologically meaningful neuromechanical parameters. The literature has shown that such mechanistic understanding contributes to diagnosing and improving impaired balance as well as developing assistive technologies for restoring trunk stability. This study aimed to provide a comprehensive characterization of the underlying neuromuscular stabilization mechanisms involved in human sitting. Approach . This study characterized passive and active stabilization mechanisms involved in seated stability by identifying a nonlinear neuromechanical physiologically-meaningful model in ten able-bodied individuals during perturbed sitting via an adaptive unscented Kalman filter to account for the nonlinear time-varying process and measurement noises. Main results . We observed that the passive mechanism provided instant resistance against gravitational disturbances, whereas the active mechanism provided delayed complementary phasic response against external disturbances by activating appropriate trunk muscles while showing non-isometric behavior. The model predicted the trunk sway behavior during perturbed sitting with high accuracy and correlation (average: 0.0007 (rad 2 ) and 86.77%). This allows a better mechanistic understanding of the roles of passive and active stabilization mechanisms involved in sitting. Significance . Our characterization approach accounts for the inherently nonlinear behavior of the neuromuscular mechanisms and physiological uncertainties, while allowing for real-time tracking and correction of parameters’ variations due to external disturbances and muscle fatigue. The outcome of our research, for the first time, (a) allows a better mechanistic understanding of the roles of passive and active stabilization mechanisms involved in sitting; (b) enables objective evaluation and targeted rehabilitative interventions for impaired balance; facilitate bio-inspired designs of assistive technologies, and (c) opens new horizons in mathematical identification of neuromechanical mechanisms employed in the stable control of human body postures and motions.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».