Synergies et cinématiques de l'effecteur final dans les mouvements des membres supérieurs

Synergies and end-effector kinematics in upper limb movements

• Auteur / Autrice : Inge Tuitert
• Direction : Reinoud Jan Bootsma, Raoul Bongers
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du Mouvement Humain
• Date : Soutenance le 06/11/2019
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du Mouvement Humain (Marseille ; 2004-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences du Mouvement Etienne Jules Marey (ISM)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Jacques Temprado
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Tibor Hortobágyi
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Ruud Meulenbroek, Agnès Roby-Brami

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mouvements

Cinématique

Membre supérieur

Mots clés libres

Synergies

La cinématique de l'effecteur final

Configurations articulaires

Synergies

End-Effector kinematics

Joint configurations

Résumé

Lorsque des êtres humains exécutent des mouvements de manière répétée, ceux-ci ne sont jamais complètement les mêmes. Cela s'explique par le fait que de nombreux degrés de liberté (DDL) du système moteur humain sont impliqués dans l'exécution d'un acte moteur. Dans la plupart des cas, le nombre de DDL mis en jeu excède le minimum nécessaire pour exécuter la tâche motrice à accomplir. Pour coordonner ces DDL redondants, des synergies sont souvent proposées. Une synergie est définie comme la liaison temporaire de DDL au sein d'unités spécifiques à une tâche. Kay a décrit l'émergence d'une synergie comme étant la première étape d'un processus contraignant en deux étapes dû aux interactions entre l'environnement, l'organisme et les contraintes de la tâche. Au cours de la seconde étape, les contraintes agissent sur la synergie, entraînant le comportement spécifique. Ce processus en deux étapes a été étudié en considérant l'influence des contraintes de la tâche sur les deux niveaux. La première étape du processus en deux étapes a été évaluée au moyen de l'analyse Uncontrolled Manifold de la variabilité des angles articulaires et la seconde étape à l'aide de la cinématique de l'effecteur final. Les résultats du niveau simultané des synergies et de l'effecteur final ont démontré que certaines contraintes sont principalement impliquées dans la première étape du processus, alors que d'autres influencent principalement la seconde étape du processus. En d'autres termes, des contraintes de tâche différentes sont impliquées dans chaque étape du processus contraignant en deux étapes, ce qui semble suggérer qu'un processus en deux étapes est à l'œuvre pour coordonner les DDL redondants.

When humans perform movements repeatedly, they are never completely the same. This is possible because many degrees of freedom (DOF) of the human motor system are involved when performing a motor action. In most cases, the number of DOF involved exceeds the minimum necessary to complete the motor task at hand. To coordinate these DOF, synergies are often proposed. A synergy is defined as the temporary linking of DOF into task-specific units. Kay (1988) described the emergence of a synergy as the first step of a two-step constraining process due to the interactions amongst environment, organism, and task constraints. In the second step, the constraints act on the synergy, resulting in the specific behavior. This two-step process was examined by looking at the influence of task constraints on synergies, on end-effector kinematics, and on both levels concurrently. To analyze the first step of the two-step process, the emergence of a synergy, was assessed using the uncontrolled manifold analysis of joint angle variability and the second step, the emergence of the specific behavior, was assessed using end-effector kinematics. The results revealed that task constraints influenced synergies and end-effector kinematics independently. More importantly, the results of both synergy and end-effector level demonstrated that some constraints are mainly involved in the first step of the process, whereas other constraints mainly influence the second step of the process. That is, different task constraints are involved in each step of the two-step constraining process, suggesting that a two-step process is at play to coordinate the redundant DOF.