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metadata.dc.type: Tese
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Modelagem e simulação do controle da postura ereta humana quasi-estática com reflexos neuromusculares
Other Titles: Computer modelling and simulation of human posture in standing with neuromuscular reflexes
metadata.dc.creator: Naves, Eduardo Lázaro Martins
metadata.dc.contributor.advisor1: Soares, Alcimar Barbosa
metadata.dc.contributor.referee1: Pereira, Adriano Alves
metadata.dc.contributor.referee2: Lamounier Júnior, Edgard Afonso
metadata.dc.contributor.referee3: Menegaldo, Luciano Luporini
metadata.dc.contributor.referee4: Duarte, Marcos
metadata.dc.description.resumo: Este trabalho apresenta um modelo matemático computacional do sistema neuro-músculo-esquelético humano especialmente desenvolvido para o estudo da estabilidade da postura ereta quasi-estática. Em adição ao sistema muscular extrafusal abordado nos modelos musculares usualmente empregados para estudar o movimento e a postura humana, o modelo inclui dois outros componentes fisiologicamente importantes do sistema de controle postural: o sistema muscular intrafusal e as respostas reflexas intrínsecas provenientes de três estruturas neuromusculares (fusos musculares, órgãos tendinosos de Golgi e interneurônios inibitórios). O modelo global consiste num pêndulo simples invertido sustentado por um par de atuadores músculo-reflexo (Winters, 1995) acionados por um controlador proporcional-integral-derivativo (PID). Simulações do modelo foram processadas com e sem a contribuição dos reflexos modelados. Os resultados se apresentaram compatíveis com aqueles apresentados em outros trabalhos baseados em observações experimentais. Deste modo, três propriedades fundamentais do sistema de realimentação sensorial foram matematicamente comprovadas: (i) sua característica antecipatória, (ii) sua capacidade de manter de forma autônoma o corpo na postura ereta quasi-estática e (iii) a incapacidade do corpo em se sustentar naquela postura na ausência dos reflexos modelados. Isto permite concluir que tais reflexos desempenham um papel fundamental no controle da postura ereta quasi-estática humana. Este modelo pode ser usado para formular hipóteses a respeito da causa de déficits de feedback somatosensorial no controle postural durante a postura ereta.
Abstract: This work presents a computer mathematical model of the human neuromusculoskeletal system specially designed to study the postural balance in standing. In addition to the extrafusal muscle tissue properties commonly used in traditional muscle models applied to study human movement and posture, this model includes two components physiologically important of postural control system: the intrafusal muscle tissue properties and intrinsic reflex responses provided by three neuromuscular organs (muscle spindles, Golgi tendon and Rhenshaw cells). The global model treats the body as a single-link inverted pendulum supported by a pair of muscle-reflex actuators (Winters, 1995) controlled by a proportional-integral-derivative controller. Model simulations were made with and without the contribution of the modelled reflex responses. The results were compatible with those presented in other investigations based on experimental data. In this manner, three fundamental properties of somatosensory feedback system were mathematically had been proven: (i) its anticipatory characteristic, (ii) its capacity to maintain alone the human body in standing posture and (iii) the incapacity of the body in supporting itself in that position in the absence of the modelled reflex responses. This model analysis allows one to conclude that the modelled reflex responses plays a fundamental role when a subject maintains an upright posture. This model can be used to formulate hypothesis about the origin of the feedback somatosensory deficits on human postural control in standing.
Keywords: Biomecânica
Postura
Equilíbrio
Modelo neuro-músculo-esquelético
Biomechanics
Posture
Balance
Neuromusculoskeletal model
Postura humana
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Citation: NAVES, Eduardo Lázaro Martins. Computer modelling and simulation of human posture in standing with neuromuscular reflexes. 2006. 187 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2006.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14282
Issue Date: 7-Apr-2006
Appears in Collections:TESE - Engenharia Elétrica

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