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    手指運動生理特征及其研究意義

    時間:2015-06-12 來源:未知 作者:傻傻地魚 本文字數:3005字
    摘要

      手是人體的重要組成部分,人類在日常生活中最需要手的幫助,如做飯、寫字、打掃等事情,都離不開手的幫助。在人體的所有器官中,手是最靈活和復雜的器官,手又是由手指和手掌組成,其中手指運動發揮著重要的作用。神經系統控制手指的靈活應用,人的手指擁有20多個自由度可以靈活地組合起來,從而可以實現人類在日常生活中所需要的各種動作。從大腦皮層所顯示的信息來觀察,手指運動的投射面積占大腦表層運動區的絕大部分,所占面積幾乎接近1/4 } 1/3之間。

      因此,實現手指運動的功能不僅與手指特殊的生理特征有關,還與大腦里的運動神經系統有密切關系。然而,大腦運動神經系統如何控制其他器官像手指這樣運動靈活是一個漫長又艱難的研究過程。這一重要研究課題吸引著各方各面的專家進行研究,尤其是解剖學、神經生理學和運動應用控制等學科的研究學者。就目前的研究而言,研究手指運動生理特征的主要方式是從人體本身的運動功能和行為科學的方向出發。通過做大量的手指運動實驗同時記錄這些手指運動的數據信息,分析手指運動的生理規律和神經控制因素,最終得出手指運動中所包含的運動學、生物力學、神經控制學等重要信息。本文將具體分析手指運動的生理特征表現和研究手指運動生理特征所存在的重要應用價值和意義。

      1探析手指運動的基本生理特征表現

      1 .1獨特的手指生理結構構成

      手指的運動特點是由其自身的運動原因造成的。人的手指共有5個手指頭,由大拇指、食指、中指、無名指和小拇指組成。大拇指的位置是在手腕處的大多角骨上,包含著1塊掌骨和2塊指骨。其他4個手指頭在指跟骨、指間骨和指端骨上并且都包含著1塊掌骨。手指的運動是有手心的內部肌肉所控制的。這些內部肌肉把肌健跟手骨或者腕骨連在一起,大腦的運動神經系統發出活動信號,手心的內部肌肉接收到大腦傳來的運動信號后進行收縮,在收縮的過程中產生有距離的拉扯力,從而使接收到運動信號的這塊肌健帶動著各個手指頭的骨骼進行運動,肌肉通過拉緊的力量來控制所需要運動的關節的旋轉。因此,每條肌肉中都擁有一條或者很多條跟自己本身力矩不同方向的肌肉進行相互作用來進行手指運動。人體唯一可以控制的力就是手的肌肉收縮力,也是手指運動的主要原因。肌肉的收縮可以表現為等張或者等長收縮,在研究手指力量輸出的實驗中經常研究的等長收縮,它是在肌肉的收縮力和阻力相同的情況下,運動的這塊肌肉長度保持不變,不引起手指關節的運動,所以等長收縮又稱為靜力收縮。

      1 .2手指運動最基本的生理特征

      身體關節的運動形式基本上可以分為這幾種形式,即伸、屈、內收、外展、環轉等形式。伸是2塊骨頭組成關節時相互接近靠攏,2塊骨頭之間形成的夾角越來越大的運動過程;屈是跟伸的運動方式相反,是在2塊骨頭靠攏的過程中,所形成的夾角越來越小的運動過程;內收是將通過中指和中軸之間的假想線為中心,運動的肢體向中指中軸飛放心靠攏的運動過程;外展是和內收呈相反的運動狀態,是運動肢體偏離種植中軸的運動過程;環轉是需要運動的肢體在最近的原位上進行轉動,在較遠處的地方進行圓周運動,在運動的過程中形成一個圓錐形的運動軌跡,也就是一個尖在近處,底部在遠處的形狀。而屈、展、伸和收這幾個動作連續運動也就形成了環轉運動。

      2解析手指運動的生理特征和檢測的控制理論

      2.1運動協同的控制理論

      在1967年,就己經有專家提出了運動協同元控制理論。該理論指出,人體的運動過程是由肌肉或者關節的運動作為基本模式組成運動協同元控制,不同的協同元組合在運動的過程中會形成不同的運動結構,人體的運動器官是根據自身功能的不同來組成協同元控制和運動結構。人體的運動決策是通過大腦的運動神經系統利用協同元和運動的結構的結合來減少其中的參數,將復雜的運動指示轉化為骨骼和肌肉神經所可以接受的簡單指令。在轉化和執行這些運動的過程中,人體的大腦運動系統利用人類身體上的協調和生理因素來完成這項運動。該理論重點強調的是關于人體運動的整體性,并不是將每個運動環節區分為一些細小的部分。在手指運動過程中,每個運動單元的變化是相互獨立的,共同作為整體發生相對應的變化。協同元的控制理論同時也說明手指在運動過程中是不準確的,并且通過后天是訓練是可以改變的,如嬰兒在剛開始抓握時是毫無控制力的,而成人就比較熟練,容易掌握。運動協同元的控制理論是研究運動生理科學上的一個里程碑。

      2.2不同層次的控制理論

      國外的一名專家曾研究了人體的運動系統是分層次控制理論。分層次控制理論定義了功能和肌肉協同元是通過大腦運動分層控制的。該專家指出,大腦運動控制在給出確定的任務后在功能協同元控制中包含會發生的相對應的變化,并且進一步地分析在運動協同元運動的過程中表現最多的不是費定量特征而是拓撲特征。運動協同元控制在運動的過程中有時是獨立出現,有時也是和其他多個運動協同元結合出現。因為這些協同元有順序的出現所以構成了在手指運動過程中的時序結構,從而根據這些有順序的簡單指令完成手指運動。

      2.3  UCM的決策控制理論

      近年來在研究人體運動控制理論是研究出了UCM決策理論。這項控制理論指出對于一個大腦運動給出的運動任務又多種完成方案,大腦會自主選擇其中的一個UCM,選中的這個子空間比其他的子空間變化度較大。從選中這個子空間的觀點來觀察,大腦運動系統會用所有的自由度來產生完成方案,保證完成該運動的靈活性是由冗余的自由度所決定的。

      3分析研究手指運動生理的存在的意義和價值

      3.1臨床醫學方面

      人的手受傷是有很多方面的原因造成的,如外在傷害或者內部神經損壞等多個方面,研究手指運動生理的特征可以幫助醫學專家正確認識到手部受傷的原因,采取對應的措施來救治這些患者,使這些手部受傷的患者早日治療手部疾病,重獲健康。

      3.2康復保健方面

      人的手指是日常活動中使用最頻繁的器官,很容易就會造成損傷,容易造成手部的殘疾導致運動功能受阻,影響到患者的生活。因此,通過研究手指運動生理特征和檢測可以幫助手指運動有障礙的患者通過正確的康復方式,進行康復鍛煉,J陜復正常。

      3.3人機工程方面

      生活中的一些機械需要用手指來進行操作,手指與機器、手指與環境要密切配合發揮作用。所以,研究手指運動生理特征為研究人機工程學科的研究提供了重要的依據。

      3.4體育運動方面

      在體育運動過程中避免不了一些手部運動,如乒乓求、空竹之類的體育運動。

      通過研究手指的運動生理特征可以提高人們在體育運動過程中的運動水平,并且減少一些意外的情況對手指造成危害,減少一些意外損傷情況,同時也為手部體育運動理論基礎提供了幫助。

      3.5仿生機制與制造

      社會在進步,仿生機制層出不窮,人們意識到,想要做成高水平的仿生器械就需要對該生物的運動原理很透徹。通過研究手指運動生理特征,可以幫助仿生學者專家了解手部的運動原理和其內在的機構,為仿生機構提供理論支持,從而仿制出人體與機器相適應的機械器材,為人類提供幫助。

      4結語

      手指作為人體上最靈活、最特殊的一個器官,學者徐本力、高學民、粱洪波等認為,手指是人類的第二大腦,通過手指運動更有利于腦潛能的開發。手指在大腦運動區發出復雜的任務后靈活快捷的去完成它,手指的運動功能是由自己本身的特殊機構和其內在的生理特征所組成的。盡管人們對手的運動原理己經了解全面了,但是還是有大量的控制機制方面的問題有待研究,這還需要社會多方面學科的專家共同協作才可以得出結論。通過分析手指運動生理特征與檢測可以推進手指研究的進一步發展,為解決控制機制方面提洪幫助。

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