Neuromechanical Modeling of Posture and Locomotion

نورومکانیک یک زمینه جدید و به سرعت در حال رشد از تحقیقات علوم اعصاب است که فیزیولوژی عصبی، بیومکانیک و کنترل حرکتی را ادغام می کند و هدف آن درک سیستم های زنده و عناصر آنها از طریق تعامل بین خواص دینامیکی عصبی و مکانیکی است. اگرچه تحقیقات در نورومکانیک با رویکردهای محاسباتی محدود نمی شود، مدل سازی عصبی مکانیکی ابزار قدرتمندی است که امکان ادغام دانش عظیم به دست آمده در چند دهه گذشته در سازماندهی فعالیت مغز و نخاع مرتبط با حرکت، حسگرهای مختلف بدن و مسیرهای بازتابی، مکانیک ماهیچه ها را فراهم می کند. و خواص فیزیولوژیکی و مورفولوژی کمی دقیق سیستم های اسکلتی عضلانی. کار اخیر در مدل‌سازی عصبی مکانیکی مزایای چنین رویکرد یکپارچه‌ای را نشان داده و منجر به کشف ویژگی‌های نوظهور جدید سیستم‌های عصبی مکانیکی شده است. مدل‌سازی نورومکانیکی پوسچر و حرکت طیف وسیعی از موضوعات را از مطالعات نظری که سازمان‌دهی مسیرهای رفلکس و مدارهای تولید الگوی مرکزی را با مورفولوژی و مکانیک سیستم اسکلتی- عضلانی مرتبط می‌سازد تا مدل‌های عصبی مکانیکی دقیق پوشش می‌دهد. کنترل وضعیتی و حرکتی (باندرسون؛ ادواردز، مارکینگ و همکاران، تینگ). علاوه بر این، رویکردهای مدل‌سازی منحصربه‌فردی از جمله تحلیل دینامیکی نظری از انتقال فاز حرکتی (اسپاردی و روبین)، یک مدل‌سازی محاسباتی ترکیبی که امکان برهم‌کنش‌های درون تنی بین بخش‌های یک موجود زنده و یک مدل کامپیوتری را فراهم می‌کند، در این کتاب ارائه می‌شود (ادواردز و همکاران al.)، یک مدل عصبی مکانیکی فیزیکی از سیستم حرکتی انسان (لوئیس)، و دیگران.

Neuromechanics is a new, quickly growing field of neuroscience research that merges neurophysiology, biomechanics and motor control and aims at understanding living systems and their elements through interactions between their neural and mechanical dynamic properties. Although research in Neuromechanics is not limited by computational approaches, neuromechanical modeling is a powerful tool that allows for integration of massive knowledge gained in the past several decades in organization of motion related brain and spinal cord activity, various body sensors and reflex pathways, muscle mechanical and physiological properties and detailed quantitative morphology of musculoskeletal systems. Recent work in neuromechanical modeling has demonstrated advantages of such an integrative approach and led to discoveries of new emergent properties of neuromechanical systems. Neuromechanical Modeling of Posture and Locomotion will cover a wide range of topics from theoretical studies linking the organization of reflex pathways and central pattern generating circuits with morphology and mechanics of the musculoskeletal system (Burkholder; Nichols; Shevtsova et al.) to detailed neuromechanical models of postural and locomotor control (Bunderson; Edwards, Marking et al., Ting). Furthermore, uniquely diverse modeling approaches will be presented in the book including a theoretical dynamic analysis of locomotor phase transitions (Spardy and Rubin), a hybrid computational modeling that allows for in vivo interactions between parts of a living organism and a computer model (Edwards et al.), a physical neuromechanical model of the human locomotor system (Lewis), and others.