Biomécanique de la coordination motrice : Modélisations et analyses en réponse à une perturbation interne ou externe

par Guillaume Rao

Thèse de doctorat en Sciences du mouvement humain

Sous la direction de Eric Berton et de David Amarantini.

Soutenue en 2006

à Aix-Marseille 2 , en partenariat avec Université d'Aix-Marseille II. Faculté des sciences (autre partenaire) et de Université d'Aix-Marseille II. Faculté des Sciences du sport (autre partenaire) .


  • Résumé

    Ce travail doctoral poursuivait deux objectifs : D’une part, proposer une triple contribution m´ethodologique `a l’analyse de la coordination motrice. Cette contribution consiste premi`erement `a analyser la sensibilit´e des r´esultats d’une proc´edure de dynamique inverse `a la qualit´e des donn´ees d’entr´ee anthropom´etriques et `a proposer une recommendation quant `a la m´ethode d’estimation des BSP `a utiliser pour d´eterminer au mieux les moments musculaires nets. Deuxi`emement, une ´evolution d’un mod`ele biom´ecanique associant des donn´ees p´eriph´eriques de diff´erente nature (cin´ematique, anthropom´etrie, torseur dynamique externe, EMG) dans une proc´edure d’optimisation num´erique et permettant d’estimer les moments d´evelopp´es par les groupes musculaires agoniste et antagoniste de l’articulation du genou est pr´esent´ee. Les ´evolutions apport´ees visent `a prendre en compte la baisse de capacit´e de production de force du groupe musculaire dˆue `a la fatigue en se basant sur une analyse fr´equentielle du signal EMG r´ealis´ee par une transform´ee en ondelettes. Troisi`emement, une m´ethode d’estimation des tensions musculaires est d´evelopp´ee avec pour objectif une pr´ediction optimale de l’activit´e musculaire antagoniste. D’autre part, analyser la coordination musculaire lors d’une tˆache de «squat» r´ealis´ee en pr´esence d’une perturbation interne ou externe des conditions de r´ealisation de la tˆache. L’ajout d’une charge suppl´ementaire modifiait les conditions externes de r´ealisation de la tˆache tandis que la pr´esence d’une fatigue musculaire repr´esentait une perturbation interne. Les r´esultats de l’analyse de la coordination musculaire montrent une exploitation de la redondance musculaire orient´ee vers la stabilit´e de l’articulation et la production de mouvements coordonn´es. De plus, la gestion de cette redondance en pr´esence de fatigue diff`ere de celle observ´ee lors de l’ajout d’une charge. Le Syst`eme Nerveux Central exploite donc diff´eremment, mais toujours de mani`ere optimale, la redondance musculaire pour faire face `a une perturbation.

  • Titre traduit

    Biomechanics of motor coordination : Modelling and analysis in response to internal or external perturbation


  • Résumé

    The present work had two objectives : On the one hand, to provide a triple methodological contribution to the analysis of motor coordination. Firstly, this contribution consists in analysing the sensibility of an inverse dynamics procedure to the quality of the anthropometric input data. A recommendation for the use of a BSP estimation method was provided to compute the net joint moments in a better way. Secondly, an evolution of a biomechanical model that includes the kinematics, BSP, groud reaction and EMG as input data into a numerical optimization process was proposed to estimate the moments developed by the knee flexor and extensor muscle groups under muscle fatigue condition. The loss of force production capacity due to fatigue was taken into account in the numerical procedure by means of a frequency analysis of the EMG signal. The spectral analysis was carried out using wavelet transform. Thirdly, a procedure was developed to estimate the individual muscle tension with an optimal prediction of the co-contraction. On the other hand, an analysis of the muscular coordination was carried out during squat exercises when faced with either an internal or an external perturbation. The external perturbation results from supplementary loads added to the subjects while muscle fatigue of the agonist muscle group qualified the internal perturbation. Our results show an exploitation of the muscle redundancy both to stabilize the joint and to produce coordinated motions. Moreover, the exploitation of the muscle redundancy in presence of fatigue differs from that observed when adding load. Thus, the Central Nervous System exploits differently, but always in an optimal sense, the muscular redundancy when faced with a perturbation.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (150 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. : p.129-148

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  • Bibliothèque : Université Aix-Marseille (Marseille. Luminy). Service commun de la documentation. Bibliothèque de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 44078
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