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神經力學實驗裝置系統（神經力學科研裝置）
——人體運動的多尺度神經力學模型系統
系統功能概述：
研究人體運動源于神經、肌肉和骨骼系統之間的協調互動。檢查骨骼、肌肉和神經系統的綜合作用，以及它們如何相互作用以產生完成運動任務所需的運動。
旨在了解運動及其與大腦的關系。結合肌肉、感覺器官、大腦中的模式發生器和中樞神經系統本身的努力來解釋運動的領域。
應用包括了解運動神經肌肉和肌肉骨骼功能的潛在機制，對復合神經肌肉骨骼系統中神經機械相互作用等緩解健康問題以及設計和控制機器人系統。
該設備開發綜合多尺度建模方法，包括肌肉、骨骼和神經模型。使用的高密度肌電圖 (HD-EMG) 與盲源分離相結合，將干擾 HD-EMG 信號識別到由同時控制許多
肌肉纖維的脊髓運動神經元放電的尖峰列車集合中。開發的由體內運動神經元放電驅動的多尺度肌肉骨骼建模公式，用于計算所得肌肉骨骼力的高保真估計。
這將使神經控制的肌肉組織如何與骨骼組織相互作用的分析能力前所未有，因此將為了解神經肌肉/骨科疾病的病因、診斷和治療開辟新的途徑。
- ●完整人體運動體內運動、動作、機械力協調互動的分析系統，全面、系統化的數據檢測分析
- ●神經、肌肉和骨骼系統之間控制、協調、互動的分析評估
- ●骨骼、肌肉和神經系統綜合作用運動、動作的實時捕捉、檢查分析
- ●研究人體、人機運動動作及其與大腦、骨骼、肌肉之間的關系
- ●結合肌肉、感覺器官、大腦中的模式發生器和中樞神經系統本身解釋運動的領域
- ●研究運動神經肌肉和肌肉骨骼功能的潛在機制
- ●復合神經肌肉骨骼系統中神經機械相互作用等健康問題
- ●其他神經與人體所有運動、動作關聯問題
- ●確保組件間協同工作，為您獨特的研究需求提供全面、系統化、高質量捕捉與數據分析
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建模變得容易
直接從從標記、I M U、電磁跟蹤器和 C 3 D 文件收集的運動捕捉數據中生成肌肉模型。
用戶自定義 & 導入模型
導入 O p e n S i m 模型，定義您自己的模型或修改現有模型。 使用主題設置中的數據使您的模型特定于主題
數據分析和可視化
對肌肉應用顏色和不透明度以可視化募集水平。繪制單個肌肉力量以了解單個肌肉的相對貢獻和排序。 比較肌肉力矩和外部關節力矩。 通過比較內部肌肉力矩與總關節力矩的總和來分析優化的質量。
靈活堅固
使用您現有的收集方法。 該系統自動將在該系統中收集的運動學和動力學數據鏈接到肌肉模型靜態優化程序。 優化力或激活。
允許用戶對三維肌肉骨骼圖形進行建模、動畫制作和測量以及神經控制協調。肌肉骨骼模型包括骨骼、肌肉、關節、韌帶和其他可由用戶通過圖形界面操縱的物理結構的表示。這些模型可以用來模擬任何數量的運動，如步行、騎自行車、跑步、跳躍、舉重和投擲。
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- 動作捕捉導入器–可以導入運動捕捉文件(C3D、TRB、TRC)進行回放和測量。它還可以從運動分析系統實時導入數據，并在捕獲數據時制作三維模型的動畫。
- 步態報告–運動報告工具創建一組運動的報告，包括步態。這些報告包含平均值、標準偏差和數據比較。對于步態報告，該工具計算步態事件，并自動將記錄的運動分為左右步幅。包含格式化的Excel圖表，以便于比較或研究數據。
- 腳本–腳本工具使用命令執行腳本，以加載模型和運動數據、執行動態模擬以及創建繪圖和報告。腳本也可用于保存工具設置，以便下次啟動或加載特定模型時恢復這些設置。
- 模型縮放–縮放實用程序會根據靜態運動捕捉試驗的測量結果，自動縮放通用模型以匹配任何尺寸的個體。包括肌肉路徑在內的所有模型組件都會隨著身體部分進行縮放。
- 肌肉包裹–用戶可以交互定義球體、橢圓體、圓柱體和鳥居，以供肌肉肌腱執行器包裹。肌肉路徑會在這些對象上自動計算，從而可以為包裹的肌肉計算肌肉長度、力量和運動手臂。
- 現場直播–只要肌肉的任何屬性發生變化，肌肉屬性的實時圖就會更新。這允許用戶立即觀察移動附著點、纏繞對象或任何其他屬性對肌肉長度、力臂和力的影響。
- 骨骼變形–用戶可以將骨骼扭曲成新的形狀，以模擬各種類型的骨骼畸形，如脛骨扭轉或股骨前傾。
- 視頻導入/導出–運動數據視頻可以在運動動畫期間導入并在虛擬屏幕上播放。這使得模型動畫和實時視頻的比較變得容易。視頻也可以從模型窗口導出到AVI文件。
- 外皮–蒙皮是指鏈接到一個或多個身體部分的三維多邊形表面。通過鏈接到一個或多個身體部分，可以使皮膚在關節移動時變形。皮膚可用于表示解剖皮膚、肌肉表面、韌帶或其他表面。它們也可以用紋理貼圖渲染，以增強真實感。
- 圖像使用者界面–更新的用戶界面元素使與模型交互以及更改骨骼、肌肉和其他組件的顯示屬性變得容易。該系統現在支持“拖放”，可以輕松加載模型或運動數據，并執行添加骨骼或運行腳本等功能。
- OpenSim兼容性–可以與OpenSim連接，OpenSim是一個開源軟件系統，允許用戶創建和測量運動的動態模擬。OpenSim通過提供額外的動力學特性，包括殘余減少和計算肌肉控制，擴展了該系統的功能。OpenSim可以導入和導出該系統模型，允許用戶利用這兩個應用程序的功能。
- 由于不適當的重復運動導致的肌肉骨骼系統的過度負荷會導致損傷
- 建議進行肌肉強化練習，以防止受傷并加速康復
- 許多鍛煉和康復建議是基于專家意見，而不是基于證據的研究
- 我們使用神經肌肉骨骼模擬來增加我們關于運動和鍛煉對肌肉骨骼系統負荷的影響的知識
- 在我們的運動分析實驗室，我們收集和分析來自不同人群的數據，包括運動員，例如和業余舞蹈演員、肥胖兒童和健康成人
- 我們的研究結果可能有助于預防未來的傷害，并設計基于證據的康復計劃
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我們都知道，神經控制單元改變肌肉募集順序而維持關節穩定，失神經控制就會導致肌肉的失衡和功能的紊亂，因此理解神經控制不僅對于從事神經康復來說非常重要，對于長從事肌肉骨骼康復也是具有非常重要的意義的。
神經的反射會影響肌肉的平衡和功能，另外，關節結構、肌肉功能以及中樞神經系統之間是存在交互作用的。因此，理解中樞神經控制是非常有必要的一件事情。
今天來聊聊神經重塑的問題，根據人體發育學說，人的神經細胞在出生都已經是基本恒定的，也就是說，神經細胞數量是恒定的，我們從小到大，不停的學習，實際上是皮質下中樞和皮質中樞不斷的完善過程。
當我們聽到別人說“我根本不懂做這工”時，很多時都會安慰他說︰你一出世就會做嗎？，那就是說除了與生俱來的一部分原始功能外，我們的一生都在學習、熟習新的知識和技巧。
我們能如常活動是因為由嬰兒時代到現在，都不斷在學習、修正、深化每種技能，例如不斷試步行、跌倒、再起來，直至懂得步行為止。之后又會嘗試跳躍、跑步等更高階的動作。
所以說腦卒中的患者就像嬰兒一樣學習、修正每個活動功能，而我們的工作是教師、教練。巴賓斯基癥陽性在2歲以前是屬于正常的生理現象，隨著腦的完善，中樞會對這一個神經反射進行抑制，我們發現腦卒中患者出現巴賓斯基癥陽性，實際上就是中樞對于這一神經反射出現失抑制的過程。
我們在學習神經康復學這門課程時會提到神經可塑性的理論，中樞神經損傷后會發生系統間和系統內存在結構和功能的可塑性，怎么去理解這個概念呢？
系統間的重塑也就是當中樞神經某一部分損傷時它所支配的功能由另一部分代替，比如當大腦皮質受損時，較粗糙低級的功能即可由古、舊腦承擔。系統內的可塑，也就是系統內功能的重組其重要的表現為突觸的可塑性和神經軸突的發芽。
神經細胞是恒定的，也就是說我們的腦細胞發生死亡后幾乎不會重新生長出新的腦細胞，但是這一損傷后的神經支配中樞就會對肌肉控制產生影響，那么我們做康復實際上是通過康復手段去影響突觸數目的增加或者減少、神經軸突側枝發芽等實現功能的重造。
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