1.01.08 - NMCLab, a model to assess the contributions of muscle visco-elasticity and afferent feedback to joint dynamics

A.C. Schouten, W. Mugge en F.C.T. van der Helm

Journal of Biomechanics 41 (2008): 1659 – 1667

Menselijke beweging is het resultaat van een complexe interactie tussen spieren, skelet, proprioceptors en het centraal zenuw stelsel. Die complexiteit maakt het lastig om het effect van de afzonderlijke onderdelen op het dynamisch gedrag vast te stellen.
Met de ontwikkeling van een dynamisch spier-skelet model (NMC) willen de onderzoekers de functionele bijdrage aan de bewegingsturing van deze fysiologische structuren analyseren.

Om inzicht te verwerven in de dynamiek van een gewricht wordt bekeken welk effect een bepaalde krachtsverstoring heeft op de positieuitwijking van het gewricht. Het model laat zien dat er globaal twee mechanismen zijn om een gewricht stijver te maken en dus minder gevoelig voor verstoring: 1) spier co-contractie en 2) reflexieve terugkoppeling. Het gelijktijdig aanspannen van alle spieren rondom een gewricht (co-contractie) maakt het gewricht stijver, maar dat kost erg veel energie omdat de spieren continu worden aangespannen. Reflexieve terugkoppeling via proprioceptors draagt ook bij aan de stijfheid, maar kent beperkingen als gevolg van de neural tijdsvertraging. Op basis van dit model kan gesteld worden dat er een delicaat evenwicht bestaat tussen spier co-contractie enerzijds en reflexieve terugkoppeling anderzijds.

Het model dient vooral een onderwijs- en onderzoeksdoel. Het model is geïmplementeerd in een Matlab en vrij beschikbaar op het internet via http://www.3me.tudelft.nl/nmc.