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지면 조건에 따른 자세 균형 유지 시 뇌와 근활성도 분석
신선혜(Sun Hye Shin),김민주(Min Ju Kim),고현(Hyun Ko),강승록(Seung-Rok Kang),정호춘(Ho Cheon Jeong),홍철운(Chul Un Hong),권대규(Tae Kyu Kwon) 대한기계학회 2020 大韓機械學會論文集B Vol.44 No.3
본 논문은 다양한 지면 환경에 따른 자세 균형 동작 유지 시 뇌와 근력 활성도를 분석하였다. 이를 위하여 자세 균형 유지를 위한 지면 환경은 안정적인 상태(stable condition), 불안정한 상태(unstable condition) 및 동적인 상태(fynamic condition)의 세 가지로 구성하였다. 자세 균형 유지와 관련된 생체신호 변화를 알아보기 위하여, 대뇌 피질의 뇌파 활동과 체간 및 하지의 근육 활성도를 분석하였다. 실험 결과, 3차원 동적 상태는 골반 고정으로 인한 편안함 때문에 눈을 뜬 상태에서 알파파가 크게 활성화되는 경향으로 분석되었다. 반면에, 자세 균형 제어에 관여하는 감마파는 균형 유지를 위한 자세 전략을 가장 많이 활용하는 불안정 상태에서 가장 높게 분석되었다. 지면 조건의 변화에 따른 체간 근육 분석 결과, 안정 상태는 중심 근육인 복직근, 불안정 상태는 바깥쪽 근육인 외복사근과 척추기립근을 상대적으로 더 사용하는 경향으로 분석되었다. 하지 근육은 불안정 지면 조건에서 발목의 배측굴곡을 이용한 자세 제어 전략 때문에 전경골근이 크게 활성화되었다. 향후, 동적 자세 균형 유지를 위한 지면 조건 및 시각 유무에 따른 뇌파 및 근육 분석 결과는 고령자 및 장애인의 자세 균형 유지 전략을 위한 재활훈련 프로토콜에 활용될 예정이다. This paper analyzed brain and muscle activity in maintaining postural balance according to various ground conditions. For this purpose, the ground environment for maintaining the posture balance was composed of three kinds of stable condition, unstable condition, and dynamic condition. To investigate the change of the biological signal related to maintaining posture balance, brain activity of the cerebral cortex, muscle activity of trunk and lower limb were analyzed. As a result, the three-dimensional dynamic state was analyzed as the tendency of alpha wave to be greatly activated with eyes open due to the comfort of pelvic fixation. On the other hand, gamma waves involved in postural balance control were the highest in the unstable state, which utilized the posture strategy to maintain balance. As a result of the trunk muscle analysis according to the change of the ground condition, it was analyzed that the stable state was the more tendency to use the abdominal muscles, which are the central muscles, and the unstable state was the external oblique muscles and the erector muscles. The muscles of the lower limbs were greatly activated due to the postural control strategy using dorsal flexion of the ankle under unstable ground conditions. In the future, EEG and muscle analysis results according to the ground conditions and vision for maintaining dynamic postural balance will be used in rehabilitation protocol for postural balance maintenance strategy of elderly and disabled.
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