Svalové synergieEdit
Nikolaj Bernstein navrhl existenci svalových synergií jako nervovou strategii zjednodušující řízení více stupňů volnosti. Funkční svalová synergie je definována jako vzorec koaktivace svalů rekrutovaných jediným nervovým povelovým signálem. Jeden sval může být součástí více svalových synergií a jedna synergie může aktivovat více svalů. Současná metoda vyhledávání svalových synergií spočívá v měření EMG (elektromyografických) signálů ze svalů zapojených do určitého pohybu, aby bylo možné identifikovat specifické vzorce svalové aktivace. Na filtrovaná EMG data se aplikují statistické analýzy s cílem určit počet svalových synergií, které nejlépe reprezentují původní EMG. Alternativně lze použít analýzu koherence EMG dat k určení vazby mezi svaly a frekvence společného vstupu. Redukovaný počet řídicích prvků (svalových synergií) je kombinován tak, aby tvořil kontinuum aktivace svalů pro plynulé řízení motoriky během různých úkolů. Tyto synergie společně vytvářejí pohyby, jako je chůze nebo kontrola rovnováhy. Směrovost pohybu má vliv na to, jak je motorický úkol prováděn (tj. chůze vpřed vs. chůze vzad, v každém případě se používá jiná úroveň kontrakce v jiných svalech). Výzkumníci měřili EMG signály pro perturbaci aplikovanou ve více směrech s cílem identifikovat svalové synergie, které jsou přítomny pro všechny směry.
Původně se předpokládalo, že svalové synergie eliminují nadbytečné řízení omezeného počtu stupňů volnosti omezením pohybů určitých kloubů nebo svalů (synergie flexe a extenze). Diskutovalo se však o tom, zda jsou tyto svalové synergie nervovou strategií, nebo zda jsou výsledkem kinematických omezení. Nedávno byl zaveden termín senzorické synergie, který podporuje předpoklad, že synergie jsou nervové strategie pro manipulaci se senzorickými a motorickými systémy.
Hypotéza nekontrolované mnohostiEdit
Novější hypotéza navrhuje, že centrální nervová soustava neeliminuje nadbytečné stupně volnosti, ale naopak je všechny využívá k zajištění flexibilního a stabilního plnění motorických úkolů. Centrální nervová soustava tuto hojnost z redundantních systémů využívá, místo aby je omezovala, jak se dříve předpokládalo. Hypotéza nekontrolovatelné množiny (UCM) poskytuje způsob, jak kvantifikovat svalovou součinnost. Tato hypotéza definuje „synergii“ trochu jinak, než bylo uvedeno výše; synergie představuje organizaci elementárních proměnných (stupňů volnosti), která stabilizuje důležitou výkonovou proměnnou. Elementární proměnná je nejmenší smysluplná proměnná, kterou lze použít k popisu zájmového systému na zvolené úrovni analýzy, a výkonová proměnná označuje potenciálně důležité proměnné produkované systémem jako celkem. Například u vícekloubové úlohy natahování ruky jsou elementárními proměnnými úhly a polohy určitých kloubů a výkonovými proměnnými jsou souřadnice koncového bodu ruky.
Tato hypotéza navrhuje, že řídicí jednotka (mozek) jedná v prostoru elementárních proměnných (tj. rotací sdílených ramenem, loktem a zápěstím při pohybech ruky) a vybírá v prostoru množin (tj. množin úhlových hodnot odpovídajících konečné poloze). Tato hypotéza uznává, že variabilita je v lidských pohybech vždy přítomna, a dělí ji na dva typy: (1) špatná variabilita a (2) dobrá variabilita. Špatná variabilita ovlivňuje důležitou výkonovou veličinu a způsobuje velké chyby v konečném výsledku pohybového úkolu a dobrá variabilita udržuje výkonový úkol beze změny a zachovává úspěšný výsledek. Zajímavý příklad dobré variability byl pozorován u pohybů jazyka, které jsou zodpovědné za produkci řeči. Předpis úrovně tuhosti tělu jazyka vytváří určitou variabilitu (z hlediska akustických parametrů řeči, jako jsou formanty), která však není pro kvalitu řeči významná (alespoň v rozumném rozsahu úrovní tuhosti). Jedním z možných vysvětlení by mohlo být, že mozek pracuje pouze na snížení špatné variability, která brání požadovanému konečnému výsledku, a to tak, že zvyšuje dobrou variabilitu v redundantní oblasti.
.