人类运动的非线性动力学：节律性听觉提示对局部动态稳定性的影响
神经元与认知
2013-08-09 v3
摘要
将步态与外部听觉刺激同步（节律性听觉提示 (RAC)）可增强神经系统疾病的步态恢复。特定感觉运动过程的激活（可能部分替代受损的神经通路）可能是观察到益处的主要原因。非线性指标（如标度指数和 Lyapunov 指数）已被提出用于表征 RAC 效应。最大 Lyapunov 指数估计步态控制对小扰动的恢复程度，即局部动态稳定性 (LDS)。本研究旨在评估 RAC 在多大程度上影响步态 LDS，并将此效应与对标度指数的影响进行比较。20 名健康受试者在仪器化跑步机上以三种不同速度进行了 6 次×5 分钟的行走试验。前三次试验测量自由选择的行走步频，后三次试验则使用节拍器相应地强制设定步频。记录了跑步机上压力中心的二维轨迹。根据前后方向和内外侧方向的信号，计算了长期和短期 LDS。长期 LDS 显著增强（相对变化 +47%），且在每个方向和速度下均有显著变化。短期 LDS 的平均变化较小（+3%），但在低速下效果更为明显（+5%）。RAC 实质性地改变了压力中心轨迹的波动动力学。我们还观察到，LDS 和分形动力学（标度指数）对 RAC 的反应相似。因此，标度指数和 LDS 均对 RAC 激活的感觉运动同步过程有响应，并可作为评估提示行走中步态变异性的相关指标。最后，更具局部稳定性的步态模式可能表明跌倒风险较低，这可能是 RAC 疗法患者的一个优势。
引用
@article{arxiv.1211.3616,
title = {Nonlinear dynamics of human locomotion: effects of rhythmic auditory cueing on local dynamic stability},
author = {Philippe Terrier and Olivier Deriaz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1211.3616},
year = {2013}
}
备注
This is an outdated version of an article subsequently published in Frontiers in Physiology. Please refer to the final version (open access)