کتاب:کنترل حرکتی:تئوری ها،تجارب و کاربردها

عنوان انگلیسی کتاب:

Motor control:theories, experiments, and applications

book information

The brain is arguably the most fascinating objectofscientific research.Voluntary movements are reflections of the brain activity and, as such, they provide a window into the functioning of this enigmatic organ.

Movements have an advantage, as compared to such phenomena as memory, emotions, and cognition in general, in that they can be relatively easily quantified using the methods of classical mechanics.

The goal of scientists in the field of motor control is to understand how the central nervous system interacts with the rest of the body and the environment so as to produce coordinated and purposeful movements. Under the word “understand,” we mean to come up with a formal description operating with exactly defined variables that make physical and physiological sense.

Researchers in motor control try to move toward achieving this goal using a variety of tools and approaches from different disciplines, such as neurophysiology, psychology, biomechanics, computational modelling, and, last but not least, physics. There are applied aspects to motor control that include, in particular, movement disorders, motor rehabilitation, and robotics.

In contrast to many other valuable books that have focused on a specific aspect of movement studies, This book: Motor control: theories, experiments, and applications is an attempt to account for the diversity of the research performed in the field of motor control.

Over the past 20 years, motor control has become a recognized area of research. Over this time, many important developments have happened, including the emergence of an International Society of Motor Control, a journal “Motor Control,” a series of biennial conferences “Progress in Motor Control,” and the Annual Motor Control Summer School.

The rapid development of this area also led to the publication of several books summarizing the recent progress and frequently emphasizing a particular direction of motor control research. This book: Motor control: theories, experiments, and applications presents a comprehensive update on our current understanding.

To achieve this goal, we invited leading scientists from various countries and with different backgrounds to present their current research and opinions on motor control. Last, but not least, another major goal of this project is to promote discussions and interactions across researchers from different subfields of motor control.

We sincerely hope that this book: Motor control: theories, experiments, and applications will contribute to the integration of the fast expanding body of knowledge accumulated in the thriving field of motor control.

This book: Motor control: theories, experiments, and applications is designed primarily as a reference volume for researchers in the growing field of motor control.

We hope that the book: Motor control: theories, experiments, and applications will be appreciated by our colleagues in a broad range of disciplines, from mechanics and engineering to psychology and neurophysiology.

We also hope that book: Motor control: theories, experiments, and applications will be useful for clinicians working in the areas of motor disorders and rehabilitation.

The book can also be used as supplementary reading material for graduate students interested in the control of voluntary movements, movement disorders, robotics, and motor rehabilitation.

Finally, although the book: Motor control: theories, experiments, and applications can be read one section after another, cross-referencing across chapters offers many alternative routes to navigate this exciting field.

Our thanks in producing This book: Motor control: theories, experiments, and applications go to all the contributing authors who managed to provide their chapters within the limited time frame and trusted in our ability to organize this project.

We also wish to acknowledge the support of Oxford University Press in this project, especially of Craig Panner and David D’Addona for their work at different stages of this project. And last, we would like to thank the International Society of Motor Control for facilitating the exchange of ideas in the field of motor control.

Frederic Danion

Mark Latash

Marseille,

April 2010

معرفی و دانلود کتاب:کنترل حرکتی:تئوری ها،تجارب و کاربردها از سایت ایران ارشد

کتاب:کنترل حرکتی:تئوری ها،تجارب و کاربردها که در سایت ایران ارشد برای علاقمند معرفی و برای دانلود قرار داده خواهد شد توسط آکسفورد منتشر شده و تاکنون ترجمه نشده است که ویراستاران آن افراد مشهور در حوزه کنترل حرکتی مارک لاتاش ، فردریک دنیون می باشد

این کتاب در اصل یک کتاب مرجع برای پژوهشگران در حوزه رو به رشد کنترل حرکتی است .انتظار نویسندگان کتاب اینست که بتواند از عهده چالش هایی که در حوزه هایی از جمله مکانیک ، مهندسی ، روانشناسی و فیزیولوژی اعصاب است بربیاید.این کتاب میتواند بعنوان یک منبع کمکی برای دانشجویان علاقمند به حوزه کنترل حرکات ارادی، اختلالات حرکتی ، رباتیک و توانبخشی مفید باشد.

کتاب به شش بخش تقسیم شده که به جنبه های مختلف کنترل حرکتی از جمله نظریه ها، روش شناسی ، فیزیولوژی اعصاب، بیومکانیک، یادگیری حرکتی، اختلالات حرکتی و رباتیک می پردازد.

بخش اول،

کنترل حرکتی:کنترل یک سیستم پیچیده،

رویکردهای نظری و روش شناختی مختلف به کنترل حرکتی را در برمی گیرد.

فصل ۱ توسط لاتش Latash شروع می شودکه دو فرضیه موثردر این حوزه را بررسی می کنند، فرضیه RC که نشان دهنده بهبود در فرضیه نقطه تعادل EP است و یک فرضیه در کنترل سینرژیک حرکت که از ابزار محاسباتی توسعه یافته در فرضیه UCM استفاده می کند

Latash نشان می دهد که یک سلسله مراتب کنترل بر اساس پیکربندی مرجع در کل بدن، مَفصل و سطح عضله می تواند از مکانیسم های ثبات سازی انتقال از پیکربندی مرجع مربوط به تکلیف که بصورت برجسته ای برای متغیرهای تکلیف حرکتی بیان شده، استفاده کند سپس او یک پدیده نسبتا جدیدی از اصلاحات اولیه سینرژی را تشریح و آنرا در چارچوب معرفی شده تفسیر می کند.

دانلود فصل ۱ کتاب از اینجا

فصل بعد (فصل ۲)، توسط فلاناگان و جوهانسون، در این مورد بحث می نماید که چگونه پیش بینی، نه تنها بر روی اعمال و حرکات ما ، بلکه بر روی ارزیابی ادراکی ما نیزتاثیر گذار است به ویژه اینکه ، این فصل بیشتر رابطه بین بازنمایی اجسام بکار گرفته شده از طریق سیستم حرکتی و بازنمایی همان اجسام استفاده شده توسط سیستم ادراکی برای ارزیابی در مورد ویژگی های جسم را نشان می دهد

در مجموع، مطرح می نماید که مغز دو بازنمایی مجزای دخیل در پیش بینی ویژگی شی و جسم را حفظ می نماید :

بازنمایی اول انتخاب آهسته است که از ادراک پشتیبانی می کند

وبازنمایی دوم انتخاب سریع است که از اعمال دستی پشتیبانی می کند.

فصل ۳، توسط فرانک، Dotov و Turvey، سیستم های متشکل ازعامل، تکلیف، و محیط را به عنوان سیستم های باز، خود سازماندهی تجزیه و تحلیل می کند. آنها یک رویکرد نشات گرفته از فیزیک را معرفی می کنند که چنین سیستمهایی را با نام اسیلاتورهای متعارف-اتلافی توصیف می کند. چنین سیستم هایی می تواندبرای بررسی اینکه تا چه میزانی متغیرهای عامل، تکلیف، و شرایط محیطی روی کنترل و هماهنگی حرکت موثر است را توصیف می کند.

نویسندگان این فصل رویکرد متعارف-اتلافی را برای مطالعه و بررسی ظهورلرزش نوسانی پارکینسون، و همچنین برای هماهنگی در بافت حرکات با گام موزون و خود گام موزون اندام بکار گرفتند.

فصل ۴، توسط Dodel و همکاران (یک گروه به رهبری Jirsa)، به مسائل عملکرد تیمی به عنوان یک حالت و بخش از عملکرد فردی می پردازند این فصل ماهیت زمانی رفتار تیمی در یک تکلیف که در آن چهار عضو تیم در سطوح مختلف تیم از سطوح مختلف شبیه سازی یک عملیات مبارزه شهری را بررسی می کنند.

نویسندگان یک روش مبتنی بر رویکرد UCM با هدف شناسایی عناصر حیاتی رفتار تیمی به روش ناظر مستقل و حل زمانی را معرفی می نمایند. بویژه، رفتار تیمی در حالت زمانیبه عنوان منیفولدهای منتج شده درفاز فضایی ارائه شده است. نویسندگان نشان می دهند که عملکرد تیم متخصص و ماهر با درجه بیشتری از هماهنگی تیمی وهوشیاری تیمی متمایزمی شود

فصل پایانی بخش اول (فصل ۵)، توسط تینگ و Chvatal،رویکردهای روش شناختی به شناسایی و تعریف ویژگیهای سینرژ های چند عضله ای را بررسی می نماید.

این فصل برروی دو روشی که اخیرا استفاده شده است ،تمرکز دارد:

روش تجزیه و تحلیل مولفه های اصلی و فاکتورگیری نامنفی ماتریس.که فرضیات ضمنی، مسائل عملی، وپیشبینی احتیاطی ذاتی به این روش ها را نشان می دهد.

نویسندگان توان این دو روش را درمیان تکالیف و پیامدهای آنها با استفاده از مجموعه داده های واقعی از تعادل انسانی،کنترل و نقل و انتقال، برای فرضیه های سینرژی عضلات مختلف را بررسی می کنند.

بخش دوم کتاب ،

شامل مکانیزم های قشری کنترل حرکتی، دردو مجموعه اخیراز مطالعات انجام شده بروی میمون ها است

در فصل ۶، Riehle، Roux ، Kilavik و Grün یک فرضیه برنامه نویسی زمانی که نشان می دهد نه تنها تغییرات در firing rate صورت می گیرد بلکه در زمان دقیق اسپایک، به خصوص سینرژی ،متشکل از بخش مهمی از پایه ی بازنمودی برای ادراک و کنش نیز صورت می گیرد.

در این چارچوب، مفهوم مجموعه های سلولی از سینرژی به عنوان یک بعد اضافی به firing rate، به عنوان نشانی برای پردازش اطلاعات استفاده می کند علاوه بر این، این فصل مکانیسم های احتمالی از بهینه سازی عملکرد از طریق عمل به دست آمده توسط تقویت مشارکت محاسباتی انطباق اسپایک درحین اجازه دادن به کاهش کلی در فعالیت جمعیت را نشان می دهد.

فصل ۷، توسط Hatsopoulos، Olmedo ، و تاکاهاشی،بررسی بر انتشارخود بخودی جدیدا کشف شده از نوسانات فرکانس β در پتانسیل میدانی محلی میان سطح کورتکس حرکتی همراهrostral-to-caudal axis را ارائه می کنداین مطالعات بر روی میمون ها یی که مجموعه از تکالیف دیداری حرکتی را اجرا می کردند صورت گرفت. نویسندگان فرضیه ای را مطرح می کنند که این امواج منتشر شده از پتانسیل های میدانی محلی می تواندبا بکار گیری نورونها قشری حرکتی پروگزیمال به دیستال را ارتقا ببخشد

و از اینرو به هماهنگی در پروگزیمال به دیستال همانگونه که در حرکات چند مفصلی مثل انداختن یا پرش مشاهده شده کمک کند.

در بخش سوم کتاب، سه فصل درس هایی از بیومکانیک برای کنترل حرکتی را منعکس می کنند.

در فصل ۸، هرزوگ مشکل معروف فراوانی حرکتی در سطح عضلات متعدد میان مفاصل جداگانه و واحد را تجزیه و تحلیل می نماید او دو روش کلاسیک را ارائه می کند که در آن بیومکانیک کنترل حرکت را در سیستم های اسکلتی عضلانی زائد را بررسی می کند.

روش اول بر اساس اندازه گیری قدرت عضلات مستقیم در حرکت ارادیحیوانات است ، در حالی که روش دوم بر روی روشهای بهینه سازی نظری تمرکزدارد.مطالعات انجام شده نشان می دهد که مکانیک های حرکات تا حد زیادی استراتژی هماهنگی عضلات را تعیین می نماید واینکه خواص مکانیکی و فیزیولوژیکی عضلات نقش مهمی درکنترل حرکتی بازی می کنند

فصل ۹، توسط Prilutsky و Klishko، داده ها بر روی نحوه ای که جانوران چهارپا ۴ اندام خود را بکار می گیرند ، و نوع گامی که بر می دارند، و بار را بین اندام جلو و عقبی توزیع می کنند ، تقسیم وظیفه میان مفاصل برای تولیدانرژی مکانیکی لازم برای نیروی محرکه و انتخاب عضلات خاص پیرامون مفاصل واحد برای براوردن نیاز ها مختلف تکالیف (شیب، سرعت، دقت مورد نیاز، و انحرافات) را بررسی می نماید.

این فصل دیدگاه های جدید مهمی در تعامل بین مکانیسم های مرکزی و آوران در وضعیت کل بدن و کنترل حرکت.فراهم می کند.

دوآرته، فریتاس و Zatsiorsky، در فصل ۱۰، یک سری از مطالعات در بیومکانیک وضعیت عمودی را بررسی می کند. آنها شواهدی ارائه می کنند که نشان می دهد که انسانها ، در حین وضعیت ایستاده، وضعیت خودشان را پیرامون یک نقطه ثابت حفظ نمی کنند بلکه پیرامون یک وضعیتی نگه می دارند که به نحوی در حال حرکت است.

مطالعات نامحدود ایستادن های طولانی در وضعیت عمودی نشان داده است که انسان ها تمایل به نوسان پیرامون یک وضعیت در حال حرکت بازگشتی یا مرجع هستند. یک مثال دیگر از این رفتارهای پیچیده نوسانات پوسچر بزرگسالان مسن است. معمولا، بزرگسالان مسن در افزایش نوسانات پوسچر، در مقایسه با افراد جوان تر، بیشتر نشان می دهند.

هنگامی که از انها خواست می شود تا جایی که ممکن است برای یک دوره کوتاه زمانی در وضعیت ایستاده قرار بگیرند با این حال، در طول ایستادن طولانی مدت، افراد مسن یک استراتژی “انجماد” “freezing”که کاهش توانایی شان برای تغییر موقعیت مرجع بدن در زمان را منعکس می نماید را اتخاذ می کنند.

بخش چهارم کتاب، درس هایی از یادگیری حرکتی و استفاده ازابزارها، شامل چهار فصل می باشد

فصل ۱۱، توسط Imamizu، یک بررسی بر مطالعات تصویربرداری رزونانس مغناطیسی کاربردی (fMRI ) از مخچه انسان را ارئه می کنداین فصل از زبان مدل های داخلی استفاده می کند و داده ها را از نظر فرآیند دستیابی به یک مدل داخلی برای یک ابزارجدید، سازمان مدولار مدل های داخلی برای ابزارها با ویژگی ها ی ورودی و خروجی متفاوت، و تعویض مکانیزم های مدل داخلی در شبکه مخچه جداری را توصیف و تشریح می کند.

این فصل همچنین مطالعات فعالیت های مغزی مربوط به استفاده فرضی از ابزارهای رایج (به عنوان مثال، قیچی و یک چکش) را بررسی می کند.نویسنده بحث می کند که چگونه مهارت های کسب شده در مخچه ازآن مهارتهای کسب شده درشبکه پیشانی-آهیانه(frontal-parietal network) ، که به مدت طولانی در تحقیقات عصب روان شناختی بررسی شده است، متفاوت است.

در فصل ۱۲، Sternad و Abe تکنیکی برای تجزیه و تحلیلتغییر پذیری حرکتی با تقسیم آن به سه بخش با نام های تحمل، نویز، کوواریانس تشریح می کند این تکنیک برای تجزیه و تحلیل نتایج حاصل از سه آزمایش با تمرکز بر سوالات زیر مورد استفاده قرار گرفت:چه ابعادی از تغییرپذیری با تمرین کاهش می یابد؟و، آیا اجرا کنندگان به نویز ذهنی خودشان در انتخاب استراتژیشان حساس هستند؟

نویسندگان نشان می دهند که تغییرات با تمرین سه مولفه نه بطور همزمان اما بترتیب رتبه و درجه اتفاق می افتدابتدا، سوژه ها راه های جدیدی برای اجرای تکلیف کشف و پیدا می کنند. که بدنبال آن بهینه سازی کوواریانس ، و سرانجام مولفه نویز که بهبودی را تجربه می نماید

فرای، در فصل ۱۳، به توانایی هایی چشمگیر انسان برای پیش بینی طیف گسترده ای از اعمال مورد نیاز بدون انجام حرکات اشاره می کند.این فصل مطالعات رفتاری و fMRI اخیررا تشریح می نماید که بر روی شناسایی مکانیسم های مغزی دخیل در حرکات چنگ زدن انتخابی آینده نگر بر اساس استفاده از دست و یا ابزار به تازگی تسلط شده به آن تمرکز دارد با وجود فقدان کامل حرکات، نویسنده به این پی برده که نواحی جداری و پیش حرکتی در کنترل حسی چنگ زدن دخیل است و نیز در این پیش بینی ها مشارکت دارد

دانلود فصل ۱۳ کتاب از اینجا

آخرین فصل در این بخش، توسط Avizzano، Ruffaldi و Bergamasco،فصل ۱۴، استفاده از فن آوری محیط مجازی برای آموزش تکالیف خاص اشاره دارد این فصل یک روش یکپارچه برای ترکیب محیط های تکنولوژیکی برای آموزش باعناصر آموزشی خاص ارائه می کند که معمولا در حین آموزش سنتی در نظر گرفته می شود

بخش پنجم کتاب، که به درسهایی از مطالعات اختلالات حرکتی و سنی اشاره دارد که ، شامل سه فصل است. فصل ۱۵، توسط Vaillancourt و Prodoehl، مدل هایی از تابع گانگلیون بازال مربوط به پاتوفیزیولوژی بیماری پارکینسون که در مطالعات انجام شده هم درپستانداران غیرانسان و جوندگان ادغام شده را بررسی می کند که ارتباط این مطالعات به بیماری پارکینسون درمراحل اولیه و علائم غیر حرکتی این اختلال را موردقرار می دهد.

علاوه بر این، این فصل برروی آنچه در حال حاضر با توجه به ویژگی های حرکتی و غیر حرکتی شناخته شده در مراحل اولیه بیماران با اختلال پارکینسون که هنوز هیچ گونه درمان حاکی از علائم بیماری را اغاز نکرده اند تمرکز دارد تمرکز قابل توجه این فصل به بررسی مطالعات تصویربرداری از مغز بیماری پارکینسون است

فصل۱۶ توسط VASUDEVAN، تورس-اوویدو و باستین ، انتخاب راه رفتن بر روی تردمیل با کمربند دو تایی ، دستگاهی که به محقق اجازه می دهد تا برای کنترل سرعت هر پا به طور مستقل را بررسی می کند نویسندگان به این پی بردند که این یادگیری با آسیب مخچه مختل می شود، اما با آسیب مغزی پس از سکته مغزی یا به نیمکره ، مختل نمی شود. این شواهد نشان می دهد که مخچه، نه مخ ، برای تنظیمات حرکتی پیش بینانه حیاتی است و امکان بهبود الگوهای حرکتی افراد مبتلا به آسیب مغزی از طریق فرآیندهای انطباقی را ارائه می کند. نویسندگان تشریح می کنند که چگونه ،با استفاده ازیک تردمیل با کمربند دو تایی درهمی پارزی به دلیل سکته مغزی یا نیمکره ای با اغراق زیاد در راع رفتن بدون تقارن ،می تواند اصلاح شود.

در فصل۱۷ Swinnen، Heuninckx، Impe، GOBLE، Coxon و Wenderoth، ، به دخیل بودن مناطق مختلف مغز در هماهنگی دست و پای همان سمت در افراد مسن اشاره می کند. فعالیت افزایش یافته در مناطق مغزی شامل هماهنگی حرکتی، پردازش / ادغام حسی ، استراتژی تصاویر بصری، و نظارت شناختی مربوط به تغییر از پردازش خودکار به کنترل شده حرکت در بزرگسالان مسن ، است. شواهد نشان می دهد که فعالیت افزایش یافته در برخی )اما نه همه) مناطق مغزی با عملکرد بهتر در ارتباط است. این نشان می دهدکه عملکرد تغییر یافته مغزی در افراد مسن می تواند با تغییرات شکل پذیری بازتابی محتمل به لحاظ ماهیتی “جبران” شود

آخرین قسمت ، بخش شش از این کتاب درس هایی از رباتیک که شامل سه فصل است را بررسی می کند فصل ۱۸ توسط Knuesel، Cabelguen و Ijspeert مدل های ریاضی و ربات های سمندر مانند که برای آزمودن فرضیه های مربوط به سازمان تولید کننده الگوی مرکزی درنخاع و مکانیسم انتقال راه رفتن استفاده شده بود را بررسی می کند. این مدل ها و روبات ها با مشاهدات انتقالات بین راه رفتن و شنا کردن در سمندرها الهام گرفته شده است. یافته ها ی گزارش شده دراین فصل نشان می دهد که توانایی سمندرها به تعویض بین شنا و راه رفتن را می توان با یک مدار نخاعی که بر اساس یک مدار عصبی آغازی برای شنا کردن است توجیه کرد

فصل ۱۹، توسط Franceschini، ER Ruffi، و Serres، مطالعات انجام شده برروی حشرات و روبات های حشره مانند مگس را بررسی می کند. نویسندگان مفهوم تنظیم کننده جریان نوری ، یک سیستم کنترل بازخورد بر اساس سنسورهای جریان نوری را ارائه می کند. آنها هم از آزمایش و هم شبیه سازی استفاده می کنند که نشان دهند رباتهای حشره مانند، میکرو هلیکوپتر و میکروهوارکرافت ، که می توانند وقتی که در یک محیط مجازی قرار داده می شوند بسیار شبیه به حشرات عمل می کنند

طرح های کنترلی با صرفه و ساده ی پیشنهادی بدون هر گونه دستگاه مرسوم مثل ارتفاع سنج رادیویی ، دور سنج لیزری ، رادارها، و یا گیرنده های GPS عمل می کنند سادگی کنترل پیشنهادی نیار کمی بر منابع عصبی قرار می دهدو پتانسیل زیادی برای ساده سازی طراحی های هوایی و وسایل فضایی را نشان می دهد.

در فصل آخر(فصل ۲۰)، Guigon یک نمای کلی از بسیاری ازمشکلات ریشه ای به کنترل حرکات در انسان و در روبات ارائه می کند این مشکلات شامل مشکل فراوانی حرکتی ( مساله برنشتاین)تعاملات بین وضعیت و حرکت، استفاده ازمدل های ذاخلی ، ومدل ها و مسائل مربوط به بهینگی و اثربخشی است. راه حل چنین مشکلاتی در ربات های انسان نما بحث می شود.

نمایش بخشی از کتاب

برای دانلود کامل کتاب:کنترل حرکتی:تئوری ها،تجارب و کاربردها می توانید از طریق زیر ار سایت ایران ارشد اقدام کنید : بعداز پرداخت بلافاصله می توانید PDF کامل کتاب را دانلود کنید.