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보행 과정에서 발생하는 복합 근육 활성의 양성 및 음성 공변 메커니즘

Positive and Negative Covariation Mechanism of Multiple Muscle Activities During Human Walking

한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association, v.18 no.1, 2018년, pp.173 - 184  

김유신 (한국과학기술원 신경재활공학연구실) ,  홍영기 (청주대학교 스포츠의학과)

초록
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보행 과정에서 여러 근육이 동시에 수축하는 운동 모듈 또는 근육 시너지는 매우 중요한 중추신경계 운동조절 메커니즘이다. 본 연구는 걷는 동안 근육 간 양성 및 음성 공변 패턴을 이해하는 것을 목표로 한다. 본 연구에서는 트레드밀 보행 시 발생하는 다리 근육 활성을 근전도 검사를 통해 측정하였다. 동시 수축근육 그룹, 즉 운동 모듈을 확인하기 위해 우리는 양쪽 4 개의 다리 근육(전경골근, 내측 비복근, 대퇴직근, 내측 슬괵근)에서 근전도 데이터를 수집하였고, 이를 바탕으로 비음수행렬분해 및 주성분 분석을 수행하였다. 이후 근육 또는 운동 모듈 간의 다양한 조합으로부터 공변이 값을 계산하였고, 이원배치분산분석을 이용하여 각 조합들에서 발생하는 공변이 패턴을 비교하였다. 그 결과, 다양한 조합 사이에 유의미한 공변이 값의 차이가 발견되었다(p < 0.05). 같은 운동 모듈로 정의된 특정 근육 사이에서 발생하는 근 활성은 양성공변이를 보여주었으나 운동 모듈 사이에서는 음성 공변이를 보여주었다. 모든 근육 조합들 사이에서는 음성 공변이가 발생하였다. 운동 모듈 사이에서 안정적으로 발생하는 음성 공변이는 운동 모듈이 복잡한 운동 조정의 제어 단위(control unit) 일 수 있음을 암시하고 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In human walking, muscle co-contraction which produces simultaneous activities of multiple muscles is important in motor control mechanism of the central nervous system. This study aims to understand positive and negative covariation mechanism of inter-muscle activities during walking. In this study...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • The purpose of the study was to understand covariation mechanism of inter-muscle activities during walking. To identify the mechanism, first, the positive or negative covariation values were demonstrated from inter-muscle activities using electromyography (EMG) during consecutive walking.
  • This study aimed to identify whether a muscle group composing motor module generate positive covariation during walking. As the results, EMG elements showed that the within-module combinations produced the positive covariation, but inter-module combination had negative covariation.
  • This divergent properties were also demonstrated by intra-axonal staining, serial-section, and threedimensional reconstruction of their axonal trajectories[23]. This study provides evidence that single cortical motor neurons innervate a functional set of multiple muscles. The multi-connection in neural system implicates the neural implementation of the motor module to reduce redundant control system.

가설 설정

  • To identify the mechanism, first, the positive or negative covariation values were demonstrated from inter-muscle activities using electromyography (EMG) during consecutive walking. According to the motor module concept, we hypothesized that the muscle activities would show the positive covariation within each module, but not in between-module combinations. In case of agonist antagonist pairs, we expected that the positive covariation would be blocked by reciprocal inhibition.
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