مهندسی عصبی عضلانی
سحر اکبری؛ وحید شالچیان؛ محمدرضا دلیری
دوره 12، شماره 4 ، بهمن 1397، ، صفحه 277-286
چکیده
آشکارسازی اسپایکهای عصبی، نحستین گام برای تجزیه و تحلیل پتانسیل عمل واحدهای نورونی در ثبت خارج سلولی میباشد. وجود نویز پسزمینه درثبتهای خارج سلولی، که عمدتا از جمع آثار پتانسیل عمل واحد های نورونی دورتر از منطقهی ثبت ناشی میشود، در بسیاری از مواقع، آشکارسازی و تشخیص اسپایکهای عصبی کمدامنه را دشوار میسازد. تا کنون ...
بیشتر
آشکارسازی اسپایکهای عصبی، نحستین گام برای تجزیه و تحلیل پتانسیل عمل واحدهای نورونی در ثبت خارج سلولی میباشد. وجود نویز پسزمینه درثبتهای خارج سلولی، که عمدتا از جمع آثار پتانسیل عمل واحد های نورونی دورتر از منطقهی ثبت ناشی میشود، در بسیاری از مواقع، آشکارسازی و تشخیص اسپایکهای عصبی کمدامنه را دشوار میسازد. تا کنون محققان زیادی به این موضوع پرداخته و برای حل این مشکل، الگوریتمهای زیادی پیشنهاد دادهاند. در این مقاله، یک الگوریتم خودکار برای آشکارسازی اسپایکهای عصبی در سیگنال ثبت خارج سلولی آغشته به نویز پسزمینه، ارائه شده است. این الگوریتم از چهار مرحله، شامل ۱- فیلتر کردن میانگذر و استفاده از فیلتر بالاگذر تفاضلی، ۲- اعمال فیلتر غیرخطی انرژی شانون، ۳- تبدیل هیلبرت و ۴- آستانهگذاری روی سیگنال به دست آمده، تشکیل شده است. روش پیشنهادی در این مقاله، با پنج روش شناخته شده در تشخیص اسپایک، روی دو مجموعهی دادهی شبیهسازی شده و یک مجموعهی دادهی واقعی، مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج به دست آمده، حاکی از برتری روش پیشنهادی نسبت به سایر روشها برای دادههای شبیهسازی شده، بوده که نشاندهندهی مقاوم بودن الگوریتم پیشنهادی نسبت به نویز میباشد. علاوه بر این، برای دادههای واقعی، روش پیشنهاد شده رتبهی دوم را در میان تمام روشها به خود اختصاص داده است. استفاده از فیلتر غیرخطی انرژی شانون، میتواند راهحل موثری برای تشخیص اسپایکهای عصبی در سیگنال ثبت خارج سلولی آغشته به نویز، به حساب آید.
مهندسی عصبی عضلانی
سیده تهمینه ساداتی؛ محمدرضا دلیری
دوره 12، شماره 1 ، خرداد 1397، ، صفحه 1-10
چکیده
واسط مغز-کامپیوتر سیستمی است که بر اساس فعالیت عصبی تولید شده توسط مغز عمل میکند و در سالهای اخیر مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. این واسطها مستقل از مسیر خروجی متداول اعصاب محیطی و ماهیچهها بوده و به دلیل توانایی آنها در فراهم ساختن بعد جدیدی در ارتباطات و یا کنترل دستگاه برای افراد ناتوان، بسیار حائز اهمیت میباشند. ...
بیشتر
واسط مغز-کامپیوتر سیستمی است که بر اساس فعالیت عصبی تولید شده توسط مغز عمل میکند و در سالهای اخیر مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. این واسطها مستقل از مسیر خروجی متداول اعصاب محیطی و ماهیچهها بوده و به دلیل توانایی آنها در فراهم ساختن بعد جدیدی در ارتباطات و یا کنترل دستگاه برای افراد ناتوان، بسیار حائز اهمیت میباشند. فعالیت عصبی مورد استفاده در واسط مغز-کامپیوتر، میتواند توسط روشهای تهاجمی یا غیرتهاجمی مختلفی ثبت شده و توسط الگوریتمهای رمزگشایی متفاوتی به سیگنال مطلوب تبدیل گردند، که هر یک نیز کارایی متفاوتی از خود نشان میدهند. در این مطالعه، از 3 موش صحرایی (رت) برای انجام حرکتی شامل فشردن یک کلید و دریافت یک قطرهی آب توسط اهرم متحرک (در صورت انجام صحیح وظیفه) استفاده شده است. با کاشت یک آرایهی میکروالکترودی 16 کاناله در قشر حرکتی رتها (به روش تهاجمی)، سیگنال مرتبط با نیروی اعمالی توسط دست، از مغز آنها در حین انجام وظیفه ثبت شده و بهطور همزمان سیگنال نیروی دریافتی توسط سنسور نیز ذخیره گشته است. با انجام پیشپردازشهای لازم روی دادههای اسپایک و استخراج نرخهای آتش سیگنال، به عنوان بردار ویژگی، توسط لغزاندن یک پنجرهی گوسی روی قطارهای اسپایک، ورودیهای لازم برای الگوریتم رمزگشایی، که در اینجا رگرسیون خطی میباشد، به دست آمده است. از دو الگو به عنوان روشهای ارزیابی استفاده شده است. الگوی اول، بر مبنای در نظرگرفتن 60% اولیهی سیگنال به عنوان مجموعهی آموزشی و 40% انتهایی به عنوان مجموعهی آزمایشی استوار بوده و مبنای الگوی دوم، برعکس الگوی اول میباشد. از ضریب همبستگی بین بردار ویژگی و سیگنال آموزشی نیروی واقعی استفاده شده است، تا ویژگیهایی با ضریب همبستگی بیش از 3/0 به عنوان ویژگیهای مطلوب انتخاب گردند تا کارایی الگوریتم رمزگشایی با اعمال روش انتخاب ویژگی نیز بررسی شود. روشهای متعددی برای ارزیابی الگوریتم رمزگشایی وجود دارد، که در این پژوهش از معیار ضریب همبستگی و ضریب تعیین استفاده شده است که اندازهی آنها رابطهی مستقیمی با کارایی روش رمزگشایی دارد. در این مطالعه، همبستگی و ضریب تعیین بین سیگنال نیروی واقعی و سیگنال پیشبینی شده توسط روش رگرسیون خطی، به صورت میانگین در سه جلسه و سه رت، به ترتیب برابر با 56/0 و 2/0 برای الگوی اول و 55/0 و 30/0 برای الگوی دوم میباشد. این نتایج نشان میدهد که با استفاده از نرخ آتش نورونهای مغزی، میتوان متغیرهای حرکتی مانند نیرو را پیشبینی کرد. همچنین روش رگرسیون خطی روشی مناسب برای رمزگشایی سیگنال پیوستهی نیرو میباشد و سیگنال واقعی را به خوبی دنبال میکند.
مهندسی عصبی عضلانی
امیر مسعود احمدی؛ سپیده فراخور سقینسرا؛ محمدرضا دلیری؛ وحید شالچیان
دوره 11، شماره 1 ، اردیبهشت 1396، ، صفحه 83-100
چکیده
موضوع تحریک الکتریکی مغز و کاربردهای گسترده آن، یکی از موضوعات مهم در بحث فیزیولوژی عصبی است. در روشهای تحریک الکتریکی مغزی، پس از اجرای جراحی و کاشتن الکترود، پالسهای الکتریکی به سمت نقاط مشخص مغز ارسال میشود. این روش تحریک، مزایای درمانی برای کنترل دردهای مزمن، کنترل رعشه، کنترل بیماری پارکینسون، کنترل افسردگی و همچنین ...
بیشتر
موضوع تحریک الکتریکی مغز و کاربردهای گسترده آن، یکی از موضوعات مهم در بحث فیزیولوژی عصبی است. در روشهای تحریک الکتریکی مغزی، پس از اجرای جراحی و کاشتن الکترود، پالسهای الکتریکی به سمت نقاط مشخص مغز ارسال میشود. این روش تحریک، مزایای درمانی برای کنترل دردهای مزمن، کنترل رعشه، کنترل بیماری پارکینسون، کنترل افسردگی و همچنین کنترل اختلال حرکتیعصبی دارد. یکی از زمینههایی که در آن بهتازگی پیشرفتهای خوبی در آن صورت گرفته است، کنترل حرکت و جهتدهی حیوانات در مسیر خاص است. در تمام موارد ذکرشده، شناسایی نقاط هدف برای تحریک مناسب در ناحیه از مغز، اهمیت زیادی دارد. برای توسعة مدلهای رفتاری جدید و با هدف ایجاد یک بستر ارتباطی با سیستم عصبی حیوان در فرآیند یادگیری حرکت در موقعیتهای مکانی، از سیستم جهتدهی حیوان برمبنای تحریک الکتریکی استفاده میشود. از تحریک الکتریکی مغز هم بهعنوان راهنمایی با ایجاد حس مجازی و هم بهعنوان عامل انگیزشی با ایجاد حس پاداش مجازی برای هدایت و جهتدهی حیوان استفاده شده است. در این مقاله، مروری بر انواع رویکردها، اصول و روشهای تحریک الکتریکی مغزی استفادهشده در این کاربرد، انجام شده است.
مهندسی عصبی عضلانی
حسام مرادخانی؛ وحید شالچیان
دوره 10، شماره 4 ، دی 1395، ، صفحه 325-337
چکیده
هجیکنندة P300، یکی از رایجترین واسطهای مغز-کامپیوتر مبتنیبر ثبت الکتروانسفالوگرام است که تواناییهای ارتباطی سادهای را برای افراد دچار عارضههای شدید گفتاری یا حرکتی فراهم میکند، تا قادر باشند بهتر با محیط اطراف خود ارتباط برقرار کنند. استفاده از الگوی صفحة شطرنجی معرفیشده توسط Townsend و همکارانش [1]، بهجای الگوی سطری-ستونی، ...
بیشتر
هجیکنندة P300، یکی از رایجترین واسطهای مغز-کامپیوتر مبتنیبر ثبت الکتروانسفالوگرام است که تواناییهای ارتباطی سادهای را برای افراد دچار عارضههای شدید گفتاری یا حرکتی فراهم میکند، تا قادر باشند بهتر با محیط اطراف خود ارتباط برقرار کنند. استفاده از الگوی صفحة شطرنجی معرفیشده توسط Townsend و همکارانش [1]، بهجای الگوی سطری-ستونی، یکی از موفقترین الگوهای تحریک ارائهشده در مطالعات قبلی برای افزایش دقت هجیکننده بوده است. هدف روش پیشنهادی این مطالعه، که با عنوان الگوی شطرنجی با تحریک شکلک-تصویری نامگذاری شده است، بررسی اثر جایگزینی تحریک شکلک-تصویری در الگوی صفحة شطرنجی و مقایسة کارآیی آن با تحریک چشمک زدن کاراکترها است. در این مطالعه، چشمک زدن کاراکترها در الگوی شطرنجی را با نمایش یک شکلک-تصویری بهجای کاراکترها جایگزین کردیم. برای ارزیابی و مقایسة کارایی الگوی پیشنهادی با الگوی شطرنجی، برای هریک از دو الگو، هجیکننده روی دادههای ثبتشده از ده فرد سالم در فاز برون خط، تعلیم داده شد و دقت هجیکننده در فاز برخط محاسبه شد. ارزیابی آزمون برخط نشان داد، میانگین دقت طبقهبندی هجیکننده با استفاده از الگوی پیشنهادی این مطالعه نسبت به الگوی شطرنجی، 14% بهبود یافته است. یافتههای این مطالعه نشان میدهد که تحریک ناشی از نمایش شکلک-تصویری بهجای چشمک زدن کاراکترها، نقش مؤثری در افزایش دقت طبقهبندی هجیکننده داشته است.
مهندسی عصبی عضلانی
محسن عابدی؛ مجید محمدی مقدم؛ محمد فیروزآبادی
دوره 9، شماره 1 ، فروردین 1394، ، صفحه 33-48
چکیده
در این مقاله به شبیهسازی رفتارهای بیمارگونه در گام برداشتن بیمارهای مغزی و نخاعی و تأثیر تکنیکهای توانبخشی در آنها پرداخته شدهاست. این شبیهسازیها به شکل قابلتوجهی موجب پیشرفت سطح دانش محققان در حوزهی توانبخشی عصبی درباره مبنای عصبشناختی ترمیم سامانهی عصبی بیماران مغزی و نخاعی در اثر تکنیکهای ...
بیشتر
در این مقاله به شبیهسازی رفتارهای بیمارگونه در گام برداشتن بیمارهای مغزی و نخاعی و تأثیر تکنیکهای توانبخشی در آنها پرداخته شدهاست. این شبیهسازیها به شکل قابلتوجهی موجب پیشرفت سطح دانش محققان در حوزهی توانبخشی عصبی درباره مبنای عصبشناختی ترمیم سامانهی عصبی بیماران مغزی و نخاعی در اثر تکنیکهای توانبخشی میشوند. با این وجود، این شبیهسازیها تاکنون بسیار محدود بودهاند و اغلب آنها به صورت موردی به مطالعهی برخی از آثار بیماریهای مغزی و نخاعی پرداختهاند. اما در این مقاله تلاش شدهاست که با وارد نمودن اثر اختلالات دادههای مغزی، رفتارهای بیماران دچار سکتهی مغزی و ضایعهی نخاعی با عمق بیشتری مورد مطالعه قرار گیرد. بدین منظور در سامانهی عصبی-عضلانی از معماری مشترک رفلکس و مولد الگوی مرکزی استفاده شدهاست، که روی دو مدل اسکلتی-عضلانی دو پا با یک بند و یک پا با دو بند پیاده شدهاست. سپس مدلهای راه رفتن فلج یکسویه و فلج پایینتنه با ایجاد اختلال در دادهی مغزی مولد الگوی مرکزی استخراج شدهاست. همچنین با استفاده از این مدلها اثر تکنیکهای توانبخشی در بیماران فلج پایینتنه بررسی شدهاند و با داده های تجربی به صورت کیفی مقایسه شدهاند، که همخوانی قابلقبولی را نشان میدهند.
مهندسی عصبی عضلانی
رضا حاجیان؛ فرزاد توحیدخواه
دوره 8، شماره 1 ، فروردین 1393، ، صفحه 19-29
چکیده
ﻟﺮﺯﺵ ﺍﺯ ﺷﺎﻳﻊﺗﺮﻳﻦ ﺍﺧﺘﻼﻻﺕ ﺣﺮﻛﺘﻰ ﺍﻧﺴﺎﻥ ﺍﺳﺖ ﻛﻪ ﺣﺮﻛﺘﻰ ﻏﻴﺮﺍﺭﺍﺩی ﻭ ﺗﻘﺮﻳﺒﺎً ﺳﻴﻨﻮﺳﻰ ﺍﺳﺖ. ﻟﺮﺯﺵ، ﻣﻔﺼﻞﻫﺎی ﻣﺨﺘﻠﻔﻰ ﺩﺭ ﺑﺪﻥ ﺍﺯ ﺟﻤﻠﻪ ﻣﻔﺼﻞ ﺁﺭﻧﺞ ﺭﺍ ﺗﺤﺖ ﺗﺄﺛﻴﺮ ﻗﺮﺍﺭ ﻣﻰﺩﻫﺪ. ﻟﺮﺯﺵ ﻣﻔﺼﻞ ﺁﺭﻧﺞ ﺑﺼﻮﺭﺕ ﺣﺮﻛﺎﺕ ﺑﺎﺯ ﻭ ﺑﺴﺘﻪ ﺷﻮﻧﺪﻩ ﻭ ﭼﺮﺧﺸﻰ ﺳﺎﻋﺪ ﺍﺳﺖ. ﺩﺭﻣﺎﻥﻫﺎی ﻣﺘﻔﺎﻭﺗﻰ ﺑﺮﺍی ...
بیشتر
ﻟﺮﺯﺵ ﺍﺯ ﺷﺎﻳﻊﺗﺮﻳﻦ ﺍﺧﺘﻼﻻﺕ ﺣﺮﻛﺘﻰ ﺍﻧﺴﺎﻥ ﺍﺳﺖ ﻛﻪ ﺣﺮﻛﺘﻰ ﻏﻴﺮﺍﺭﺍﺩی ﻭ ﺗﻘﺮﻳﺒﺎً ﺳﻴﻨﻮﺳﻰ ﺍﺳﺖ. ﻟﺮﺯﺵ، ﻣﻔﺼﻞﻫﺎی ﻣﺨﺘﻠﻔﻰ ﺩﺭ ﺑﺪﻥ ﺍﺯ ﺟﻤﻠﻪ ﻣﻔﺼﻞ ﺁﺭﻧﺞ ﺭﺍ ﺗﺤﺖ ﺗﺄﺛﻴﺮ ﻗﺮﺍﺭ ﻣﻰﺩﻫﺪ. ﻟﺮﺯﺵ ﻣﻔﺼﻞ ﺁﺭﻧﺞ ﺑﺼﻮﺭﺕ ﺣﺮﻛﺎﺕ ﺑﺎﺯ ﻭ ﺑﺴﺘﻪ ﺷﻮﻧﺪﻩ ﻭ ﭼﺮﺧﺸﻰ ﺳﺎﻋﺪ ﺍﺳﺖ. ﺩﺭﻣﺎﻥﻫﺎی ﻣﺘﻔﺎﻭﺗﻰ ﺑﺮﺍی ﻟﺮﺯﺵ ﻭﺟﻮﺩ ﺩﺍﺭﺩ ﻛﻪ ﻳﻜﻰ ﺍﺯ ﺁﻥﻫﺎ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﺍﺯ ﺗﺤﺮﻳﮏ ﺍﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻰ ﺍﺳﺖ. ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﺭﻭﺵ ﻻﺯﻡ ﺍﺳﺖ ﺑﻪ ﻣﻮﺍﺭﺩی ﺗﻮﺟﻪ ﺷﻮﺩ ﻛﻪ ﻋﺒﺎﺭﺗﻨﺪ ﺍﺯ 1) ﺗﺤﺮﻳﮏ ﻛﻨﻨﺪﮤ ﺍﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻰ، ﺑﻤﻨﻈﻮﺭ ﺍﻧﺠﺎﻡ ﺁﺯﻣﺎﻳﺶﻫﺎی ﻭﺍﻗﻌﻰ ﻭ ﺍﻋﺘﺒﺎﺭﺳﻨﺠﻰ ﻣﺪﻝ، 2) ﻣﺪﻝ ﻋﺼﺒﻰ- ﻋﻀﻼﻧﻰ- ﺍﺳﻜﻠﺘﻰ ﺑﺮﺍی ﺑﺮﺭﺳﻰ ﺩﻳﻨﺎﻣﻴﮏ ﻟﺮﺯﺵ ﻭ ﺷﺒﻴﻪﺳﺎﺯی ﺳﻴﺴﺘﻢ، 3) ﺗﻌﻴﻴﻦ ﺍﻟﮕﻮ، ﻧﺤﻮﮤ ﺗﺤﺮﻳﮏ ﻭ ﺭﻭﺵ ﻛﻨﺘﺮﻟﻰ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﺮﺍی ﻛﻨﺘﺮﻝ ﭘﺎﺭﺍﻣﺘﺮﻫﺎی ﺗﺤﺮﻳﮏ ﺑﻪ ﻧﺤﻮی ﻛﻪ ﻟﺮﺯﺵ ﻛﺎﻫﺶ ﻳﺎﺑﺪ. ﻳﻜﻰ ﺍﺯ ﺭﻭﺵﻫﺎﻳﻰ ﻛﻪ ﺑﺮﺍی ﺗﺤﺮﻳﮏ ﺍﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻰ ﻋﻀﻼﺕ ﻣﺨﺎﻟﻒ ﺑﻤﻨﻈﻮﺭ ﻛﺎﻫﺶ ﻟﺮﺯﺵ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﻣﻰﺷﻮﺩ، ﺗﺤﺮﻳﮏ ﺑﻪﺻﻮﺭﺕ ﻓﺎﺯ ﻣﺘﻘﺎﺑﻞ ﺍﺳﺖ. ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﺭﻭﺵ ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﺍﻳﻨﻜﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺩﺍﺭﺍی ﺗﺄﺧﻴﺮ ﺯﻣﺎﻧﻰ، ﺍﻏﺘﺸﺎﺵ، ﺭﻭﺍﺑﻂ ﻏﻴﺮﺧﻄﻰ ﻭ ﻣﺘﻐﻴﺮ ﺑﺎ ﺯﻣﺎﻥ ﺍﺳﺖ، ﻧﻴﺎﺯﻣﻨﺪ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﺍﺯ ﻛﻨﺘﺮﻝﻛﻨﻨﺪﻩﺍی ﺗﻮﺍﻧﺎ ﻭ ﻗﺪﺭﺗﻤﻨﺪ ﻫﺴﺘﻴﻢ. ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﭘﮋﻭﻫﺶ ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻭﻳﮋﮔﻰﻫﺎی ﻛﻨﺘﺮﻝﻛﻨﻨﺪﻩ MPC، ﺍﺯ ﺍﻳﻦ ﻛﻨﺘﺮﻝﻛﻨﻨﺪﻩ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﺷﺪﻩ ﺍﺳﺖ. ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺷﺒﻴﻪﺳﺎﺯی ﻧﺸﺎﻥﺩﻫﻨﺪﮤ ﺍﻳﻦ ﺍﺳﺖ ﻛﻪ MPC ﺩﺭ ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺑﺎ ﻛﻨﺘﺮﻝﻛﻨﻨﺪﻩ PID ﻭ Fuzzy - ﻛﻪ ﻗﺒﻼ ﺍﺯ ﺁﻧﻬﺎ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﺷﺪﻩ ﺍﺳﺖ- ﻋﻤﻠﻜﺮﺩی ﺭﺿﺎﻳﺖﺑﺨﺶ ﺩﺍﺭﺩ ﻭ ﻧﺸﺎﻥﺩﻫﻨﺪﮤ ﺍﻳﻦ ﻣﻮﺿﻮﻉ ﺍﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﺼﻮﺭﺕ ﺗﺌﻮﺭی ﻣﻰﺗﻮﺍﻥ ﻟﺮﺯﺵ ﺭﺍ ﺑﺎ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﺍﺯ ﺗﺤﺮﻳﮏ ﺍﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻰ ﻛﺎﻫﺶ ﺩﺍﺩ.
مهندسی عصبی عضلانی
سحر بابائی؛ علی مالکی
دوره 8، شماره 1 ، فروردین 1393، ، صفحه 57-68
چکیده
ﺍﻣﺮﻭﺯﻩ ﺑﻪ ﻓﺮﺍﻧﮕﺮی ﺣﺮﻛﺎﺕ ﺑﺪﻥ ﺩﺭ ﻛﺎﺭﺑﺮﺩﻫﺎ ﻭ ﺯﻣﻴﻨﻪﻫﺎی ﺗﺤﻘﻴﻘﺎﺗﻰ ﻓﺮﺍﻭﺍﻧﻰ ﺍﺯ ﺟﻤﻠﻪ ﺗﻮﺍﻧﺒﺨﺸﻰ، ﺩﺭﻣﺎﻥ ﻭ ﭘﺰﺷﻜﻰ ﺑﺴﻴﺎﺭ ﺗﻮﺟﻪ ﻣﻰﺷﻮﺩ. ﺍﺧﻴﺮﺍ ﺷﺘﺎﺏﺳﻨﺞﻫﺎی ﻣﺒﺘﻨﻰ ﺑﺮ MEMS ﺑﺮﺍی ﺍﻳﻦ ﻛﺎﺭﺑﺮﺩ ﻣﻄﺮﺡ ﺷﺪﻩﺍﻧﺪ. ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﭘﮋﻭﻫﺶ ﺑﻪ ﻃﺮﺍﺣﻰ ﻭ ﺳﺎﺧﺖ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺍﻧﺪﺍﺯﻩﮔﻴﺮی ﺯﺍﻭﻳﻪ ﻣﻔﺼﻞ ...
بیشتر
ﺍﻣﺮﻭﺯﻩ ﺑﻪ ﻓﺮﺍﻧﮕﺮی ﺣﺮﻛﺎﺕ ﺑﺪﻥ ﺩﺭ ﻛﺎﺭﺑﺮﺩﻫﺎ ﻭ ﺯﻣﻴﻨﻪﻫﺎی ﺗﺤﻘﻴﻘﺎﺗﻰ ﻓﺮﺍﻭﺍﻧﻰ ﺍﺯ ﺟﻤﻠﻪ ﺗﻮﺍﻧﺒﺨﺸﻰ، ﺩﺭﻣﺎﻥ ﻭ ﭘﺰﺷﻜﻰ ﺑﺴﻴﺎﺭ ﺗﻮﺟﻪ ﻣﻰﺷﻮﺩ. ﺍﺧﻴﺮﺍ ﺷﺘﺎﺏﺳﻨﺞﻫﺎی ﻣﺒﺘﻨﻰ ﺑﺮ MEMS ﺑﺮﺍی ﺍﻳﻦ ﻛﺎﺭﺑﺮﺩ ﻣﻄﺮﺡ ﺷﺪﻩﺍﻧﺪ. ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﭘﮋﻭﻫﺶ ﺑﻪ ﻃﺮﺍﺣﻰ ﻭ ﺳﺎﺧﺖ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺍﻧﺪﺍﺯﻩﮔﻴﺮی ﺯﺍﻭﻳﻪ ﻣﻔﺼﻞ ﻣﺒﺘﻨﻰ ﺑﺮ ﺩﺍﺩﮔﺎﻥ ﺷﺘﺎﺏﺳﻨﺞ ﻭ ﻭﺍﺳﻂ ﺑﻠﻮﺗﻮﺙ ﭘﺮﺩﺍﺧﺘﻪ ﺷﺪﻩ ﺍﺳﺖ. ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﺍﺯ ﻭﺍﺳﻂ ﺑﻠﻮﺗﻮﺙ، ﻋﻼﻭﻩ ﺑﺮ ﻣﺰﻳﺖ ﻣﺰﺍﺣﻤﺖ ﻛﻤﺘﺮ ﺳﻴﺴﺘﻢ، ﺭﺍﺣﺘﻰ ﺑﺮﻗﺮﺍﺭی ﺍﺭﺗﺒﺎﻁ ﺑﺎ ﻛﺎﻣﭙﻴﻮﺗﺮ ﺷﺨﺼﻰ ﺭﺍ ﻧﻴﺰ ﺑﻪ ﺩﻧﺒﺎﻝ ﺩﺍﺭﺩ. ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺩﻭ ﺷﺘﺎﺏﺳﻨﺞ ﺳﻪ ﻣﺤﻮﺭﻩ ADXL330 ﺗﻌﺒﻴﻪ ﺷﺪﻩ ﺍﺳﺖ ﻛﻪ ﺍﻣﻜﺎﻥ ﺛﺒﺖ ﺍﻃﻼﻋﺎﺕ ﻛﺎﻓﻰ ﻭ ﺑﺮﺭﺳﻰ ﺯﺍﻭﻳﻪ ﻣﻔﺼﻞ ﺭﺍ ﺩﺭ ﻓﻀﺎی ﺳﻪﺑﻌﺪی ﺑﺎ ﺭﻭﺵ DCMR ﻓﺮﺍﻫﻢ ﻣﻰﻛﻨﺪ. ﺭﻭﺵ ﻣﺬﻛﻮﺭ ﺩﺭ ﺛﺒﺖ ﺩﻳﻨﺎﻣﻴﮏ ﺩﺭ ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺑﺎ ﺭﻭﺵ CMR ﺍﺯ ﺧﻄﺎی ﻛﻤﺘﺮی ﺑﺮﺧﻮﺭﺩﺍﺭ ﺍﺳﺖ. ﺑﻪ ﻋﻨﻮﺍﻥ ﻧﻤﻮﻧﻪﺍی ﺍﺯ ﻛﺎﺭﺑﺮﺩ ﺍﻳﻦ ﺗﺠﻬﻴﺰﺍﺕ، ﺯﺍﻭﻳﺔ ﻣﻔﺼﻞ ﺁﺭﻧﺞ ﺩﺭ ﻃﻰ ﺣﺮﻛﺖ ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻭ ﺑﺮﺭﺳﻰ ﺷﺪﻩ ﺍﺳﺖ. ﺩﺭ ﻧﻬﺎﻳﺖ ﺑﺎ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﺍﺯ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻓﻮﻕ ﺑﻪ ﺑﺮﺭﺳﻰ ﻋﻤﻠﻰ ﺭﻭﺵ CMR ﺩﺭ ﺷﺮﺍﻳﻂ ﺍﻳﺴﺘﺎ ﻭ ﺩﻳﻨﺎﻣﻴﮏ ﭘﺮﺩﺍﺧﺘﻪ ﺷﺪﻩ ﺍﺳﺖ. ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﭘﮋﻭﻫﺶ، ﺍﺯ ﺗﺠﻬﻴﺰﺍﺕ ﻣﺤﻜﻰ ﺷﺎﻣﻞ ﺁﻭﻧﮓ، ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺛﺒﺖ ﺍﻃﻼﻋﺎﺕ ﺳﻴﻨﻤﺎﺗﻴﮏ ﺑﺎ ﺩﻭ ﺣﺴﮕﺮ ﺑﻰﺳﻴﻢ ﻭ ﺯﺍﻭﻳﻪﺳﻨﺞ ﺍﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻰ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﺷﺪﻩ ﺍﺳﺖ. ﺑﺎ ﻣﺮﺟﻊ ﻗﺮﺍﺭ ﺩﺍﺩﻥ ﺩﺍﺩﮔﺎﻥ ﺣﺎﺻﻞ ﺍﺯ ﺯﺍﻭﻳﻪﺳﻨﺞ ﺍﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻰ، ﺣﺪﺍﻛﺜﺮ ﺧﻄﺎی ﺍﻳﺴﺘﺎ ﻭ ﺩﻳﻨﺎﻣﻴﮏ ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ 3 ﻭ 1/6 ﺩﺭﺟﻪ ﺣﺎﺻﻞ ﺷﺪ.
مهندسی عصبی عضلانی
سهراب بریمانی؛ علی مالکی؛ علی فلاح
دوره 8، شماره 1 ، فروردین 1393، ، صفحه 101-111
چکیده
ﺑﺮﺍی ﺑﺎﺯﺗﻮﺍﻧﻰ ﺣﺮﻛﺘﻰ ﺑﻴﻤﺎﺭﺍﻥ ﺁﺳﻴﺐ ﻧﺨﺎﻋﻰ ﻣﻰﺗﻮﺍﻥ ﺍﺯ ﺭﻭﺵﻫﺎی ﻣﺒﺘﻨﻰ ﺑﺮ FES ﺑﻬﺮﻩ ﺑﺮﺩ ﻛﻪ ﺭﻛﺎﺏﺯﻧﻰ FES ﺍﺯ ﺟﻤﻠﺔ ﺍﻳﻦ ﺭﻭﺵﻫﺎ ﺍﺳﺖ. ﺍﻳﺠﺎﺩ ﻓﻌﺎﻟﻴﺖ ﺗﻨﺎﻭﺑﻰ ﺩﺭ ﻣﺎﻫﻴﭽﻪﻫﺎی ﺍﻧﺪﺍﻡ ﺗﺤﺘﺎﻧﻰ ﻭ ﭘﺎﻳﺪﺍﺭی ﻧﻘﻄﺔ ﺍﺗﻜﺎی ﺑﻴﻤﺎﺭ، ﺭﻛﺎﺏﺯﻧﻰ FES ﺭﺍ ﺩﺭ ﺯﻣﺮﻩ ﺗﻤﺮﻳﻦﻫﺎی ﻣﻔﻴﺪ ﺑﺮﺍی ﺍﻳﻦ ﻧﻮﻉ ...
بیشتر
ﺑﺮﺍی ﺑﺎﺯﺗﻮﺍﻧﻰ ﺣﺮﻛﺘﻰ ﺑﻴﻤﺎﺭﺍﻥ ﺁﺳﻴﺐ ﻧﺨﺎﻋﻰ ﻣﻰﺗﻮﺍﻥ ﺍﺯ ﺭﻭﺵﻫﺎی ﻣﺒﺘﻨﻰ ﺑﺮ FES ﺑﻬﺮﻩ ﺑﺮﺩ ﻛﻪ ﺭﻛﺎﺏﺯﻧﻰ FES ﺍﺯ ﺟﻤﻠﺔ ﺍﻳﻦ ﺭﻭﺵﻫﺎ ﺍﺳﺖ. ﺍﻳﺠﺎﺩ ﻓﻌﺎﻟﻴﺖ ﺗﻨﺎﻭﺑﻰ ﺩﺭ ﻣﺎﻫﻴﭽﻪﻫﺎی ﺍﻧﺪﺍﻡ ﺗﺤﺘﺎﻧﻰ ﻭ ﭘﺎﻳﺪﺍﺭی ﻧﻘﻄﺔ ﺍﺗﻜﺎی ﺑﻴﻤﺎﺭ، ﺭﻛﺎﺏﺯﻧﻰ FES ﺭﺍ ﺩﺭ ﺯﻣﺮﻩ ﺗﻤﺮﻳﻦﻫﺎی ﻣﻔﻴﺪ ﺑﺮﺍی ﺍﻳﻦ ﻧﻮﻉ ﺑﻴﻤﺎﺭﺍﻥ ﻗﺮﺍﺭ ﺩﺍﺩﻩ ﺍﺳﺖ. ﺍﺻﻠﻰﺗﺮﻳﻦ ﻣﺸﻜﻞ ﭘﻴﺶ ﺭﻭی ﻛﺎﺭﺑﺮﺩ FES ﺩﺭ ﺗﻮﺍﻧﺒﺨﺸﻰ، ﺧﺴﺘﮕﻰ ﺯﻭﺩﻫﻨﮕﺎﻡ ﻋﻀﻠﻪﺍی ﺍﺳﺖ ﻛﻪ ﺗﺤﺮﻳﮏ ﺍﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻰ ﺑﻪ ﺁﻥ ﺍﻋﻤﺎﻝ ﻣﻰﺷﻮﺩ. ﺍﺯ ﺳﻮی ﺩﻳﮕﺮ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻛﻨﺘﺮﻝ ﺣﺮﻛﺖ ﺑﺪﻥ ﺍﻧﺴﺎﻥ ﻫﻤﻮﺍﺭﻩ ﻣﺴﻴﺮ ﻛﻢﻫﺰﻳﻨﻪﺍی ﺭﺍ ﺍﺯ ﻣﻴﺎﻥ ﺑﻰﻧﻬﺎﻳﺖ ﻣﺴﻴﺮ ﻣﻤﻜﻦ ﺑﺮﺍی ﺍﻧﺠﺎﻡ ﻓﻌﺎﻟﻴﺖﻫﺎی ﺑﺪﻥ ﺩﺭ ﻧﻈﺮ ﻣﻰﮔﻴﺮﺩ. ﺑﺎﺯﺩﻩ ﺯﻳﺎﺩ ﺣﺮﻛﺘﻰ ﻭ ﺍﻳﺠﺎﺩ ﻛﻢﺗﺮﻳﻦ ﻣﻴﺰﺍﻥ ﺧﺴﺘﮕﻰ ﺩﺭ ﻋﻀﻠﻪﻫﺎ ﺍﺯ ﻭﻳﮋﮔﻰﻫﺎی ﺍﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻛﻨﺘﺮﻝ ﺍﺳﺖ. ﺍﺳﺎﺱ ﺍﻳﻦ ﻧﻮﻉ ﻓﻌﺎﻟﻴﺖ، ﺳﻴﻨﺮﮋی ﻧﺎﻣﻴﺪﻩ ﻣﻰﺷﻮﺩ ﻛﻪ ﺍﻣﻴﺪ ﺍﺳﺖ ﺑﺎ ﺑﻪ ﺧﺪﻣﺖ ﮔﺮﻓﺘﻦ ﺁﻥ، ﺭﻛﺎﺏﺯﻧﻰ FES ﺑﻪ ﺷﻴﻮﮤ ﻣﺆﺛﺮﺗﺮی ﺍﻧﺠﺎﻡ ﺷﻮﺩ. ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﭘﮋﻭﻫﺶ ﺑﻪ ﻛﻤﻰﺳﺎﺯی ﺳﻴﻨﺮﮋی ﻋﻀﻼﻧﻰ ﻣﻴﺎﻥ ﻋﻀﻠﻪﻫﺎی ﺍﺻﻠﻰ ﺩﺭ ﺭﻛﺎﺏﺯﻧﻰ ﺑﺎ ﺭﻭﺵ ﺗﺠﺰﻳﻪ ﻧﺎﻣﻨﻔﻰ ﻣﺎﺗﺮﻳﺲ ﻭ ﺑﺎ ﻣﺒﻨﺎی ﻛﻴﻨﺰﻳﻮﻟﻮﮋی ﭘﺮﺩﺍﺧﺘﻪ ﺷﺪﻩ ﺍﺳﺖ. ﭼﻬﺎﺭ ﺳﻴﻨﺮﮋی ﺑﻪﻋﻨﻮﺍﻥ ﺗﻌﺪﺍﺩ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﻭ ﺑﻬﻴﻨﺔ ﺳﻴﻨﺮﮋیﻫﺎ ﺑﺮﺍی ﺗﻮﺻﻴﻒ ﺭﻛﺎﺏﺯﻧﻰ ﺩﺭ ﺷﺮﺍﻳﻂ ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻰ ﺗﻌﻴﻴﻦ ﺷﺪ. ﻣﻌﻴﺎﺭ VAF ﺑﺎ ﺩﺭﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻦ ﭼﻬﺎﺭ ﺳﻴﻨﺮﮋی ﺑﺮﺍی ﺗﻮﺻﻴﻒ ﺭﻛﺎﺏﺯﻧﻰ ﺑﺎ ﺳﺮﻋﺖﻫﺎی 40، 50 ﻭ 60 ﺩﻭﺭ ﺑﺮ ﺩﻗﻴﻘﻪ ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ ﺑﺮﺍﺑﺮ 92±4، 92±3 ﻭ 91±4 ﺩﺭﺻﺪ ﻭ ﺑﺮﺍی ﮔﺸﺘﺎﻭﺭﻫﺎی 5، 7 ﻭ 9 ﻧﻴﻮﺗﻦﻣﺘﺮ ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ ﺑﺮﺍﺑﺮ 91±3، 92±5 ﻭ 92±4 ﺩﺭﺻﺪ ﺑﻪﺩﺳﺖ ﺁﻣﺪ. ﺳﻴﻨﺮﮋیﻫﺎی ﺍﺳﺘﺨﺮﺍﺝ ﺷﺪﻩ ﺩﺭ ﺳﺮﻋﺖﻫﺎی ﻣﺘﻔﺎﻭﺕ ﻭ ﮔﺸﺘﺎﻭﺭﻫﺎی ﻣﻘﺎﻭﻡ ﻣﺘﻔﺎﻭﺕ ﻧﻴﺰ ﺑﻪ ﻃﻮﺭ ﻣﻴﺎﻧﮕﻴﻦ ﺩﺍﺭﺍی ﻫﻤﺒﺴﺘﮕﻰ 4/98 ﺩﺭﺻﺪ ﻫﺴﺘﻨﺪ.
مهندسی عصبی عضلانی
راحله شفائی؛ سید محمدرضا هاشمی گلپایگانی
دوره 5، شماره 3 ، آذر 1390، ، صفحه 214-228
چکیده
یکی از مسائل کلیدی در نایل شدن به کنترل موفق FES، استفاده از یک مدل مناسب و صحیح از سیستم تحت تحریک الکتریکی است که بهمیزان کافی بیانکنندهی رفتار آن سیستم باشد. مدلهای محاسباتی کلاسیک که بهطور متعارف برای این منظور استفاده میشوند، ماهیتی جزءنگر دارند؛ بنابراین نمیتوانند اندرکنش موجود در سیستم بیولوژیک را لحاظ کنند. با ...
بیشتر
یکی از مسائل کلیدی در نایل شدن به کنترل موفق FES، استفاده از یک مدل مناسب و صحیح از سیستم تحت تحریک الکتریکی است که بهمیزان کافی بیانکنندهی رفتار آن سیستم باشد. مدلهای محاسباتی کلاسیک که بهطور متعارف برای این منظور استفاده میشوند، ماهیتی جزءنگر دارند؛ بنابراین نمیتوانند اندرکنش موجود در سیستم بیولوژیک را لحاظ کنند. با توجه به این محدودیتها، اخیرا مدلهای رفتاری که جعبه سیاه هستند اغلب استفاده میشوند. این مدلها روی دینامیک ورودی/ خروجی، که همانا اطلاعات مورد نیاز مدلسازی برای طراحی کنترل است تمرکز دارند؛ بدینترتیب به سیستم به عنوان یک کل، که تعاملات بین اجزا را در خود نهفته دارد، پرداخته میشود. تاکنون چنین مدلی برای حرکت مفصل آرنج ارائه نشده است. از این رو در این پژوهش، با استفاده از شبکههای عصبی دینامیک، شامل شبکههای جلوسو با تاخیر زمانی و بازگشتی، به ارائه و اعتبارسنجیِ یک مدل جعبه سیاه از حرکت مفصل آرنج در صفحهی افق، برای کابردهای کنترل حرکت رساندن دست، در افرادی با ضایعهی نخاعی 6C/5Cپرداخته شده است. نهایت انعطافپذیری معماری جلوسو با تاخیر زمانی، در یک ساختار دو لایه با 5 نورون پنهان و استفاده از 25/1 ثانیه از سوابق ورودی، با شاخص عملکرد ضریب همبستگی متقابل %86/89 و نرمالیزه شدهی میانگین مربعات خطای % 85/4 رخ داد و بهعنوان مدلِ برگزیدهی این معماری معرفی گردید. بهترین شبکهی بازگشتی با معماری NARX و تعداد سوابق ورودی و خروجیِ برابر نیز، در ساختاری دو لایه با 12 نورون در لایهی پنهان و استفاده از 1/0 ثانیه از سوابق، با شاخص عملکرد همبستگی متقابل %50/92 و نرمالیزه شدهی میانگین مربعات خطای % 06/4 رخ داد و بهعنوان مدلِ برگزیدهی این معماری معرفی گردید. مقایسهی بهترین نتایج آموزش با استفاده از شبکه جلوسو از هر دو جنبهی کمی و کیفی به شکل آشکاری بیانکنندهی برتری شبکههای بازگشتی در شناسایی سیستم مورد مطالعه است.
مهندسی عصبی عضلانی
عابد خراسانی سرچشمه؛ عباس عرفانیان امیدوار
دوره 5، شماره 3 ، آذر 1390، ، صفحه 245-255
چکیده
در طی دو دهه اخیر، تحریک الکتریکی درون عضلانی به عنوان یک روش بالقوه به منظور بازیابی حرکت عضو فلج مطرح شده است. اصلی ترین چالش در بازیابی حرکت مطلوب در استفاده از تحریک الکتریکی درون عضلانی توسعه یک استراتژی کنترلی مقاوم برای تعیین الگویهای تحریک میباشد. کنترل دقیق و پایدار عضو در روش تحریک الکتریکی عملکردی درون عضلانی بدلیل خواص ...
بیشتر
در طی دو دهه اخیر، تحریک الکتریکی درون عضلانی به عنوان یک روش بالقوه به منظور بازیابی حرکت عضو فلج مطرح شده است. اصلی ترین چالش در بازیابی حرکت مطلوب در استفاده از تحریک الکتریکی درون عضلانی توسعه یک استراتژی کنترلی مقاوم برای تعیین الگویهای تحریک میباشد. کنترل دقیق و پایدار عضو در روش تحریک الکتریکی عملکردی درون عضلانی بدلیل خواص غیر خطی و متغیر با زمان سیستم عصبی- عضلانی و همچنین خستگی عضلانی زودرس و وجود تأخیر در این سیستم، مشکل میباشد. در این مطالعه تحقیقاتی یک استراتژی مقاوم برای کنترل حرکت چند مفصله با استفاده از تحریک الکتریکی درون عضلانی مطرح شده است. در این روش پارامترهای سیستم به صورت بر خط شناسایی میشود. روش ارائه شده ترکیبی از روش کنترل لغزشی با سیستم منطق فازی و کنترل کننده عصبی میباشد. به منظور ارزیابی مقاوم بودن، پایداری و دقت کنترل کننده، آزمایشات زیادی بر روی سه رت انجام شده است. نتایج آزمایشات نشان میدهد که روش پیشنهادی قابلیت کنترل دقیق حرکت گام برداشتن با همگرایی سریع را دارد.
مهندسی عصبی عضلانی
امیر حسین اسکندری؛ احسان صداقت نژاد؛ سید جواد موسوی؛ محسن اصغری؛ محمد پرنیانپور
دوره 5، شماره 3 ، آذر 1390، ، صفحه 257-273
چکیده
انتخاب الگوی فعال شدن عضلات برای رسیدن به یک هدف خاص به علت پیچیدگیهای سیستم اسکلتی عضلانی و نحوه غلبه سیستم اعصاب مرکزی به این پیچیدگیها، چندین دهه مورد علاقه محققان در این زمینه بوده است. یکی از پاسخهایی که در این زمینه مطرح شده است، وجود واحدهای (سینرجی) ساده ایست که از ترکیب آنهافعالیتهای پیچیده صورت میپذیرند.در این تحقیق ...
بیشتر
انتخاب الگوی فعال شدن عضلات برای رسیدن به یک هدف خاص به علت پیچیدگیهای سیستم اسکلتی عضلانی و نحوه غلبه سیستم اعصاب مرکزی به این پیچیدگیها، چندین دهه مورد علاقه محققان در این زمینه بوده است. یکی از پاسخهایی که در این زمینه مطرح شده است، وجود واحدهای (سینرجی) ساده ایست که از ترکیب آنهافعالیتهای پیچیده صورت میپذیرند.در این تحقیق وجود و همچنین نحوه آرایش این سینرجی ها در ناحیه کمر مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از یک مدل 18 عضلهای در سطح L4-L5به صورت استاتیکی استفاده شده است. از ضرایب فعالیت عضلات حاصل از اعمال گشتاور در فضاهای دو بعدی و سه بعدی و اعمال سفتی زاویه به مدل، برای به دست آوردن سینرجی های عضلانی و پایداری استفاده شده است.نتایج این پژوهش نشان میدهد شش سینرجی عضلانی کافی است تا بتوان به تمامی نقاط فضای گشتاوری دست پیدا کرد. همچنین سه سینرجی پایداری قادر است بخشی از فضای سفتی زاویهای مفصل را به وجود آورد. همچنین سینرجی های عضلانی به دست آمده نسبت به تغییر دامنه گشتاور اعمالی مقاوم میباشند. در این پژوهش نشان داده شد که میتوان از ترکیب سینرجی های عضلانی و سینرجی های پایداری، هر فعالیتی را که شامل تولید گشتاور و سفتی زاویه معین در مفصل باشد، را تولید کرد.
مهندسی عصبی عضلانی
علی فلکی؛ فرزاد توحیدخواه
دوره 5، شماره 2 ، شهریور 1390، ، صفحه 127-141
چکیده
با توجه به مطالعههای صورت گرفته، سیستم حرکتی انسان از دو استراتژی کنترلی، کنترل مدلمبنا و کنترل امپدانسی، به منظور یادگیری حرکتی و مقابله با اغتشاشهای خارجی استفاده میکند اما نحوه تعامل این کنترلکنندهها و چگونگی هماهنگی بین آنها چندان بررسی نشده است. در این مقاله با بهرهگیری از یک کنترل کننده سرپرستی، نحوه یادگیری حرکت ...
بیشتر
با توجه به مطالعههای صورت گرفته، سیستم حرکتی انسان از دو استراتژی کنترلی، کنترل مدلمبنا و کنترل امپدانسی، به منظور یادگیری حرکتی و مقابله با اغتشاشهای خارجی استفاده میکند اما نحوه تعامل این کنترلکنندهها و چگونگی هماهنگی بین آنها چندان بررسی نشده است. در این مقاله با بهرهگیری از یک کنترل کننده سرپرستی، نحوه یادگیری حرکت و عملکرد کنترل کنندههای امپدانسی و مدلمبنا بررسی شده است. کنترلکننده سرپرستی با پایش رفتار و خروجی سیستم، وظیفه هماهنگی مابین کنترلکنندههای امپدانسی و مدلمبنا را بر عهده دارد. بر این اساس دستور حرکتی جلوسو و سفتی مفاصل بهصورت جداگانه و همزمان تنظیم و اصلاح میشوند. بهمنظور ارزیابی مدل ارائه شده، حرکت رسنده دست در حضور میدان نیروی اغتشاشی، شبیهسازی و با نتایج تجربی مقایسه شده است. نتایج بهدست آمده نشاندهنده آن است که برای انجام حرکتی طبیعی، علاوه بر امپدانس مناسب حرکت، بایستی مدلی درونی از حرکت نیز در اختیار سیستم کنترلی باشد. علاوه بر این از آنجا که اندازه امپدانس متناسب با میزان یادگیری بهینه میشود، بیشترین یادگیری در جهتی است که خطای حرکتی بیشتر بوده و مفاصل امپدانس کمتری دارند. همچنین نشان داده شده است که سیستم حرکتی در مواجهه با اغتشاشهای ناگهانی، با استفاده از تغییر امپدانس و کاهش اثر کنترل کننده مدلمبنا سعی در جبران خطای حرکتی میکند که این امر به معنای استفاده از تجربههای پیشین توسط سیستم سرپرستی است.
مهندسی عصبی عضلانی
مهدی برجخانی؛ فرزاد توحیدخواه
دوره 4، شماره 2 ، شهریور 1389، ، صفحه 109-122
چکیده
نوشتن از مهارتهای حرکتی پیچیده در انسان بهشمار میرود. مدلهایی که تاکنون در این زمینه ارائه شدهاند؛ مدلهایی پائین به بالا هستند و در آنها توجه کمتری به جنبههای بیولوژیکی حرکات صورت گرفته است. همچنین مدلی کیفی از فرایند نوشتن که عملکرد نواحی مختلف مغزی را حین انجام این فرایند توجیه کند، وجود ندارد. در این مقاله با استناد ...
بیشتر
نوشتن از مهارتهای حرکتی پیچیده در انسان بهشمار میرود. مدلهایی که تاکنون در این زمینه ارائه شدهاند؛ مدلهایی پائین به بالا هستند و در آنها توجه کمتری به جنبههای بیولوژیکی حرکات صورت گرفته است. همچنین مدلی کیفی از فرایند نوشتن که عملکرد نواحی مختلف مغزی را حین انجام این فرایند توجیه کند، وجود ندارد. در این مقاله با استناد به یافتههای نورولوژیکی و فیزیولوژیکی، عملکرد نواحی مختلف مغزی در فرایند نوشتن شرح داده شده است. سپس شواهدی مبنی بر وجود پیشبینی در نوشتن و وجود مدلی درونی ازدینامیک اندامهای بدن نظیر دست ارائه شده است. با توجه به شواهد موجود، مدلسازی فرایند نوشتن با استفاده از روش کنترل پیشبین امکانپذیر است. نتایج نشان دادند مدلسازی این فرایند با استفاده از کنترلکننده پیشبین مبتنی بر مدل، شباهت زیادی با واقعیت و ماهیت این مهارت انسانی دارد. از مزایای این مدل، میتوان به این موارد اشاره کرد: انطباق بالای آن با اصول بیولوژیکی شناخته شده، مدلسازی پیشبینی در نوشتن، همبستگی بسیار زیاد مشخصههای استاتیکی و دینامیکی حروف تولیدی با نمونههای انسانی.
مهندسی عصبی عضلانی
حمیدرضا کبروی؛ عباس عرفانیان امیدوار
دوره 2، شماره 4 ، اسفند 1387، ، صفحه 335-349
چکیده
در این تحقیق یک راهکار کنترلی تطبیقی مقاوم فازی مبتنی بر کنترل لغزشی به منظور کنترل حرکت مفصل زانو با استفاده از تحریک الکتریکی کارکردی ارائه شده و به طور عملی بر روی 3 فرد مورد ارزیابی و مطالعه قرار گرفته است. راهکار کنترلی ارائه شده در این مقاله مبتنی بر کنترل نوع لغزشی است. از مهمترین ویژگی های کنترل نوع لغزشی، مقاوم بودن در مقابل ...
بیشتر
در این تحقیق یک راهکار کنترلی تطبیقی مقاوم فازی مبتنی بر کنترل لغزشی به منظور کنترل حرکت مفصل زانو با استفاده از تحریک الکتریکی کارکردی ارائه شده و به طور عملی بر روی 3 فرد مورد ارزیابی و مطالعه قرار گرفته است. راهکار کنترلی ارائه شده در این مقاله مبتنی بر کنترل نوع لغزشی است. از مهمترین ویژگی های کنترل نوع لغزشی، مقاوم بودن در مقابل عدم قطعیت های مدل و سیستم است. در عمل حدود عدم قطعیت ها مشخص نیست. بنابراین لازم است در کنترل نوع لغزشی، بهره جمله ناپیوسته تا حد ممکن بزرگ انتخاب شود. این سبب افزایش نوسان حول صفحه لغزش می شود. در این مقاله برای مقابله با عدم قطعیت ها، یک راهکار کنترلی از ترکیب کنترل نوع لغزشی، سیستم فازی و جبران ساز مقاوم تطبیقی برای جبران عدم قطعیت های ساختاری و غیر ساختاری ارائه شده است. در این راهکار کنترلی ابتدا دینامیک سیستم عضله- مفصل به وسیله سیستم منطق فازی شناسایی شده است. ضرایب مدل فازی در هر لحظه از زمان توسط یک تخمین گر فازی دیگر تعیین شده است. مطالعات شبیه سازی و نتایج آزمایش های انسانی نشان می دهند که راهکار کنترلی قادر به کنترل مقاوم و دقیق حرکت زاویه مفصل زانو بوده است. کنترل کننده قادر است با تنظیم شدت تحریک عضله، به خوبی اثر اغتشاش مکانیکی خارجی و بروز پدیده خستگی عضلانی را جبران کند.
مهندسی عصبی عضلانی
داوود نادری؛ محسن صادقی مهر؛ نادر فرهپور؛ بهنام میریپور فرد
دوره 2، شماره 2 ، شهریور 1387، ، صفحه 85-93
چکیده
شناخت واکنش های حرکتی انسان علاوه بر کاربردهایی رایج در رباتیک و گرافیک کامپیوتری، به محققان این امکان را می دهد که با تشریح و بررسی دقیق عکس العمل ها، ضمن کسب اطلاعات کاملی از فرایند حفظ پایداری و روند وقوع حرکت، الگوهای حرکتی مناسب و بهینه ای برای تقویت سیستم عصبی- عضلانی و کمک به حفظ پایداری انسان، پیشنهاد کنند. در این مقاله به دو ...
بیشتر
شناخت واکنش های حرکتی انسان علاوه بر کاربردهایی رایج در رباتیک و گرافیک کامپیوتری، به محققان این امکان را می دهد که با تشریح و بررسی دقیق عکس العمل ها، ضمن کسب اطلاعات کاملی از فرایند حفظ پایداری و روند وقوع حرکت، الگوهای حرکتی مناسب و بهینه ای برای تقویت سیستم عصبی- عضلانی و کمک به حفظ پایداری انسان، پیشنهاد کنند. در این مقاله به دو روش فرضیه ای و تجربی به بررسی پایداری انسان در برابر اغتشاش ناپایدار کننده ای به صورت دوران سطح زیر پا، پرداخته شده است. در روش فرضیه ای با در نظر گرفتن یک مدل رباتیکی چهار لینکی برای انسان و حل معادلات سینماتیکی و دینامیکی مدل با در نظر گرفتن اغتشاش خارجی، سعی شد به روش بهینه سازی و بر اساس معیار پایداری نقطه ممان صفر، الگوهای حرکتی برای حفظ پایداری انسان تعیین شود. در روش تجربی به منظور مشاهده عکس العمل واقعی انسان به اغتشاش دوران سطح زیر پا، دستگاه اعمال کننده اغتشاش دورانی طراحی و ساخته و آزمایش هایی بر روی 10 فرد سالم انجام شد. با اجرای این آزمایش ها واکنش سینماتیکی انسان به اغتشاش ناپایدار کننده سطح زیر پا به وسیله دوربین های فرکانس بالا ضبط شد. پس از پردازش داده ها، مشاهدات تجربی با محاسبات فرضیه حاصل از روش بهینه سازی مقایسه شدند. بررسی نتایج دو روش- با نمایش انطباق خوب نتایج تجربی و فرضیه ای- توانایی بسیار بالای روش مدلسازی و بهینه سازی در تعیین واکنش های حرکتی انسان را نشان داد. همچنین نتایج هر دو روش نشان داد که سیستم کنترل عصبی- عضلانی انسان به طور عمده استراتژی مچ پا را برای حفظ پایداری در برابر دوران سطح زیر پا فراخوانی می کند. بنابراین تقویت مفصل مچ و عضلاتی که در بکارگیری استراتژی مچ نقش کلیدی دارند یک گام مهم در جلوگیری از افتادن افراد سالخورده در اثر چنین اغتشاشی خواهد بود.
مهندسی عصبی عضلانی
مهرک محمودی؛ محمدجعفر عبدخدایی؛ سعیده خطیبی راد
دوره -2، شماره 1 ، تیر 1384، ، صفحه 9-16
چکیده
هدف از این تحقیق، مطالعه نحوه انتقال مواد شیمیایی در اتصالات عصب به عضله، به واسطه تحریکات عصلی روی عضله است. به منظور تعیین میزان رهایش ماده میانجی در شکاف سیناپسی اتصال عصب– عضله، از یک مدل ریاضی استفاده شده است. در این مدل با لحاظ کردن اثر نفوذ یون های کلسیم در رهایش ماده میانجی، مدل چادیوری بهبود یافته است. با وقوع یک پتانسیل ...
بیشتر
هدف از این تحقیق، مطالعه نحوه انتقال مواد شیمیایی در اتصالات عصب به عضله، به واسطه تحریکات عصلی روی عضله است. به منظور تعیین میزان رهایش ماده میانجی در شکاف سیناپسی اتصال عصب– عضله، از یک مدل ریاضی استفاده شده است. در این مدل با لحاظ کردن اثر نفوذ یون های کلسیم در رهایش ماده میانجی، مدل چادیوری بهبود یافته است. با وقوع یک پتانسیل عمل، کانال های کلسیم در غشا پیش سیناپسی باز شده و یون های کلسیم وارد پایانه پیش سیناپسی می گردند. سپس این یون ها در مسیر بین دهانه کانال ها تا مکان های رهایش نفوذ کرده و در آنجا باعث رهایش ماده میانجی می شوند. مقداری از یون های کلسیم، در طی این نفوذ توسط فرآیندهای حذف کلسیم در داخل پایانه پیش سیناپسی حذف می گردند. مدل ریاضی حاضر، شامل معادلات دیفرانسیل پاره ای بیان کننده فیزیک هر یک از فرآیندهاست که با استفاده از روش های عددی حل شد ه اند. در نتیجه حل این معادلات، منحنی های تغییرات زمانی غلظت یون های کلسیم در مکان های رهایش و مقدار زمانی رهایش ماده میانجی به دست آمده اند. اثر اعمال دو پالس پتانسیل عمل متوالی روی رهایش ماده میانجی نیز مورد بررسی قرار گرفته است.
مهندسی عصبی عضلانی
امیرهمایون جعفری؛ سید محمدرضا هاشمی گلپایگانی؛ فرزاد توحیدخواه؛ علی فلاح
دوره -2، شماره 1 ، تیر 1384، ، صفحه 57-70
چکیده
به منظور مدل سازی سیستم حرکتی انسان در انجام حرکات مهارتی، مدلی با ساختار سلسله مراتبی سه لایه ارایه شده است. در هر سطح براساس میزان دقت و کیفیت امر کنترل، کنترل کننده خاصی وارد عمل شده و عمل کنترل در آن سطح را انجام می دهد. در سطح اول، مفاهیم کنترلی به صورت عام و کیفی مورد بررسی قرار می گیرد و وظیفه آن، حفظ پایداری سیستم براساس اطلاعات ...
بیشتر
به منظور مدل سازی سیستم حرکتی انسان در انجام حرکات مهارتی، مدلی با ساختار سلسله مراتبی سه لایه ارایه شده است. در هر سطح براساس میزان دقت و کیفیت امر کنترل، کنترل کننده خاصی وارد عمل شده و عمل کنترل در آن سطح را انجام می دهد. در سطح اول، مفاهیم کنترلی به صورت عام و کیفی مورد بررسی قرار می گیرد و وظیفه آن، حفظ پایداری سیستم براساس اطلاعات کیفی دریافتی از سطح دوم مانند کاهش یا افزایش خطا می باشد. در این سطح، از یک کنترل کننده خودسازمانده برای تولید فرامین حرکتی عام استفاده می گردد که نقش تشویق و تنبیه را برای تضمین پایداری سیستم با ارسال فرمان های گسسته به سطح دوم ایفا می کند. این کنترل کننده با توجه به وظیفه خود، تنها در زمانی که کنترل کننده سطح دوم به تنهایی قادر به حفظ پایداری سیستم نباشد، وارد عمل شده و پایداری را تضمین می کند. سطح دوم، امر کنترل را به صورت کمی تر و دقیق تری دنبال می کند و عمل تطبیق در این سطح صورت می گیرد. اطلاعاتی که ازن سطح عموما از مسیرهای فیدبک حسی و چشمی دریافت می کند، مفاهیم دقیق تری از عملکرد کنترلی را شامل می شوند (مانند میزان خطای موجود در انجام حرکت). در سطح دوم از کنترل کننده پیش بین مبتنی بر مدل برای تولید فرامین کنترلی کمی تر و دقیق تر استفاده شده است که در واقع خط سیر حرکتی را تعیین می کند. یک سوییچ فازی، فرامین کنترلی سطح اول و دوم را براساس روش کنترل مود لغزان برای ایجاد یک سیستم کنترل مقاوم تلفیق می کند. در سطح سوم نیز این فرامین حرکتی، با تعیین عضلات درگیر و نحوه هماهنگی آنها در انجام حرکت مورد نظر، تفسیر می شود و به عضلات، فرامین حرکتی مناسب اعمال می گردد. اطلاعات دریافتی در این سطح عموما در مورد میزان مشارکت عضلات در انجام حرکت و نیز تاثیر محیط روی سیستم حرکتی است که توسط فیدبک های حسی به این سطح منتقل می شوند. مدل ارایه شده با چنین ساختار سلسله مراتبی، قابلیت مناسبی در کنترل و حفظ پایداری سیستم دارد. نتایج شبیه سازی ها این موضوع را تایید می کند.
مهندسی عصبی عضلانی
عباس عرفانیان امیدوار
دوره -2، شماره 1 ، تیر 1384، ، صفحه 81-92
چکیده
مدل جدیدی از عضله تحریک شده در شرایط غیر ایزومتریک ارایه شده است. مدل های ارایه شده کنونی مبتنی بر ساختار مدل هیل هستند. در این ساختار، رفتار عضله به بخش های مستقل از یکدیگر تجزیه شده و فرض می شود که این بخش ها ارتباطی با یکدیگر ندارند، در صورت که این تجزیه و عدم وابستگی بخش ها به یکدیگر، واقعیت فیزیکی ندارد. به منظور رفع محدودیت های مدل ...
بیشتر
مدل جدیدی از عضله تحریک شده در شرایط غیر ایزومتریک ارایه شده است. مدل های ارایه شده کنونی مبتنی بر ساختار مدل هیل هستند. در این ساختار، رفتار عضله به بخش های مستقل از یکدیگر تجزیه شده و فرض می شود که این بخش ها ارتباطی با یکدیگر ندارند، در صورت که این تجزیه و عدم وابستگی بخش ها به یکدیگر، واقعیت فیزیکی ندارد. به منظور رفع محدودیت های مدل های ساختار هیل، در این تحقیق از شبکه های عصبی دینامیک به عنوان ابزاری جهت مدل سازی عضله در شرایط غیر ایزومتریک استفاده شده است. برای این منظور، دو نوع شبکه عصبی به کار گرفته شد: شبکه پرسپترون با الگوریتم یادگیری پس انتشار خطا و شبکه عصبی مبتنی بر توابع پایه شعاعی الگوریتم یادگیری گرادیان تصادفی. نتایج این تحقیق نشان می دهد مدل های عصبی قادر به پیش بینی دقیق تری از میزان نیرو انقباض عضلانی در شرایط غیر ایزومتریک نسبت به مدل های پایه هیل هستند. از آنجایی که عضله دارای رفتار متغیر با زمان است دو ساختار متفاوت، شبکه عصبی متغیر با زمان و نامتغیر با زمان برای مدل سازی عضله در نظر گرفته شده است. نتایج نشان می دهد مدل های عصبی متغیر با زمان، با دقت 99.5% و مدل های نامتغیر با زمان، با دقت 95% قادر به پیش بینی نیروی انقباض عضله تحریک شده در شرایط غیر ایزومتریک هستند. علاوه بر این، نتایج این تحقیق نشان می دهد دقت پیش بینی شبکه عصبی به ساختار شبکه بستگی دارد. با وجود ساده بودن ساختار شبکه عصبی مبتنی بر توابع شعاعی نسبت به ساختار شبکه عصبی پس انتشار خطا، دقت پیش بینی با شبکه عصبی مبتنی بر توابع شعاعی با 1000 دوره یادگیری بیشتر از شبکه عصبی پس انتشار خطا با 5000 دوره یادگیری است.
مهندسی عصبی عضلانی
علی استکی
دوره -1، شماره 1 ، آبان 1383، ، صفحه 15-23
چکیده
میزان دقیق تاثیر عضلات دست بر زوایای انگشتان به واسطه پیچیدگی سیستم حرکتی دست انسان روشن نیست. این امر جهت بازیابی عملکرد حرکتی از دست رفته با استفاده از تحریک الکتریکی عملکردی ضروری است. در این مطالعه، با استفاده از یک مدل سه بعدی از شست و انگشت اشاره، میزان تاثیر سطح تحریک هر یک از عضلات موثر خارجی و داخلی دست انسان بر موقعیت ...
بیشتر
میزان دقیق تاثیر عضلات دست بر زوایای انگشتان به واسطه پیچیدگی سیستم حرکتی دست انسان روشن نیست. این امر جهت بازیابی عملکرد حرکتی از دست رفته با استفاده از تحریک الکتریکی عملکردی ضروری است. در این مطالعه، با استفاده از یک مدل سه بعدی از شست و انگشت اشاره، میزان تاثیر سطح تحریک هر یک از عضلات موثر خارجی و داخلی دست انسان بر موقعیت هر یک از مفاصل آن به صورت کمی بررسی گردید. کف دست، شست و انگشت اشاره به عنوان یک زنجیره از اجسام صلب که توسط مفاصل با یک یا دو درجه آزادی چرخشی به یکدیگر متصل هستند مدل شد. به هر مفصل، گشتاور حاصل از نیروی عضله و گشتاور غیرفعال مفصل اعمال گردید. معادلات تعادل استاتیکی مفاصل بر اساس سطح تحریک هر عضله از صفر تا صد در صد با استفاده از روش مکانیک مستقیم به صورت عددی حل شدند که در آن، موقعیت هر مفصل به عنوان تابعی از میزان تحریک هر عضله محاسبه گردید. نتایج نشان داد در مفصل متصل کننده انگشت اشاره به دست، اثر فلکسیونی عضلات خارجی تقریبا دو برابر اثر عضلات داخلی است و هر یک از عضلات سیستم اکستنسور به تنهایی قوی تر از عضلات فلکسور خارجی هستند. در مفصل های دیستال انگشت اشاره، عضلات داخلی به عنوان اکستنسورهای ضعیفی عمل می نمایند. در مفصل متصل کننده شست به دست، عضلات اکستنسور قوی تر از عضلات فلکسور و اثر فلکسوری عضلات اداکتور می باشند و عضلات ابداکتور و موثرتر از عضلات اداکتور هستند. عضلات فلکسور در مفاصل دیستال شست هم پایه عضلات اکستنسور عمل مینمایند. در افرادی که از تحریک الکتریکی عضلات جهت بازیابی حرکت دست استفاده می کنند، مناسب ترین و حداقل عضلات لازم برای ایجاد زوایای مورد نظر و نیز جهت گرفتن و اعمال نیرو به اجسام تعیین گردید.
مهندسی عصبی عضلانی
امین مهنام؛ سید محمد فیروزآبادی؛ سید محمدرضا هاشمی گلپایگانی
دوره -1، شماره 1 ، آبان 1383، ، صفحه 65-76
چکیده
در سال های اخیر، تحقیقات بسیاری در زمینه تحریک الکتریکی سلول های عصبی انجام شده است تا به طریقی قابلیت "انتخاب" سلول های هدف توسط تحریک افزایش یابد. از جمله روش های پیشنهادی برای تحریک انتخابی فیبرهای دور از الکترود و همچنین فیبرهای باریک، استفاده از شکل موج های خاص از جمله شکل موج شامل پیش پالس مستطیلی کاتدی است. در مقاله ...
بیشتر
در سال های اخیر، تحقیقات بسیاری در زمینه تحریک الکتریکی سلول های عصبی انجام شده است تا به طریقی قابلیت "انتخاب" سلول های هدف توسط تحریک افزایش یابد. از جمله روش های پیشنهادی برای تحریک انتخابی فیبرهای دور از الکترود و همچنین فیبرهای باریک، استفاده از شکل موج های خاص از جمله شکل موج شامل پیش پالس مستطیلی کاتدی است. در مقاله حاضر، ابتدا با استفاده از مدل غیر خطی فیبر عصبی و شبیه سازی تحریک الکتریکی آن، تاثیر پارامترهای مختلف پیش پالس های کاتدی بر قابلیت انتخاب فیبرهای مایلین دار مورد بررسی قرار گرفته و در ادامه، تحریک با شکل موج جدیدی که شامل پیش پالس "شیب" است مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل از این شبیه سازی ها نشان می دهند که با استفاده از پیش پالس "شیب"، فیبرهای عصبی مختلف در محدوده ای وسیع تر قابل انتخاب هستند. به این ترتیب در تحریک فیبرهای عصبی نخاع- اعصاب محیطی و یا اعصاب حواس ویژه می توان با استفاده از پیش پالس شیب به قابلیت انتخاب بهتری در تحریک سلول های عصبی هدف دست یافت.