Математическое моделирование регуляции позы человека

31 мая 2006 года
Терехов А.В.
(Научные руководители профессор И.В. Новожилов, профессор А. Бертоз, профессор В.В. Александров)

В докладе излагается попытка математического моделирования и экспериментального исследования механизмов поддержания вертикальной позы.

В рамках спокойного стояния ищутся ответы на следующие два вопроса:

1. Какие механизмы обеспечивают поддержание суставных углов в малой окрестности некоторых значений?
2. Каким образом задаются эти значения?

В качестве фактической основы для построения моделей в данной работе использовались эксперименты В.С. Гурфинкеля и модель управления мышечными усилиями А.Г. Фельдмана.

В работе выдвигается гипотеза, что базовым механизмом стабилизации вертикальной позы является способность иннервированных мышц развивать усилия пропорциональные их удлинениям, т.е. «жесткостные» свойства мышц. Строится трехзвенная модель тела человека, учитывающая особенности скелетно-мышечного аппарата. Определяются значения мышечных «жесткостей», достаточных для обеспечения устойчивости системы. Разработаны и проведены эксперименты с целью проверки построенной модели. Показано, что полученные экспериментальные данные согласуются с построенной моделью.

Также в работе строится модель формирования внутреннего представления о вертикали в процессе стабилизации позы. Задача решается методами адаптивного управления. Показано, что построенная модель описывает данные экспериментов. Делается вывод о доминирующем вкладе рецепторов стопы в формирование вертикали.

Полученные результаты могут и предполагаются быть использованы в качестве основы для дальнейшего исследования проблемы регуляции вертикальной позы человека.