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手部及手指生物力学 授课时间 2007年6月22日 9:00－12:00 授课地点： 马里兰大学 授课专家 马里兰大学Jae kun shim博士，研究方向：运动机能学、生物工程、神经与认知科学 Jae kun shim 博士在讲课 一、神经力学研究实验室(NeuroMechanics)介绍 Neuro：取自于神经科学和运动控制等方面。 Mechanics：取自于传统力学，主要指运用数学研究就人体的平衡和运动等 内容。 NeuroMechanics：即神经力学，是一个新的研究领域，指运用机械力学的 原理来对人体平衡和运动时神经进行研究。包括神经科学和生物力学。 本实验室就是从事神经力学方面的研究。 1 传统生物力学与神经力学的比较 二、手部及手指生物力学研究的重要性 人类与世界互动，需要具备以下的能力。 （一）移动 移动指位置的改变，在田径、球类和其他许多体育项目中都需要进行移动， 因此目前大部分生物力学学者都在对移动进行研究。 2 （二）感知 感知是指感受内外环境的能力，许多运动项目都需要运动员具有感知运动 变化的协调能力，也有许多的神经科学家在进行这方面的研究。 （三）操作 操作是指能够使人体和外界进行交互作用的能力。能够移动，也能够感知 内外环境的变化，但是如果不能与环境进行互动，那么移动和感知也将变得毫 无意义。比如打乒乓球，既需要人体的移动，也需要对球的位置进行感知和判 断，更为重要的是还需要能操作和使用乒乓球拍子来打球。可见操作是多么的 重要。而许多的运动项目中都需要手部及手指的操作，目前并没有太多的人类 运动学专家进行这方面的研究，我们正是少数从事这方面研究的人员之一。 三、手部和手指研究的需求 在许多学科和领域内都需要进行手部和手指的研究。 （一）神经科学 比如人体在失去一个手指的情况下，如何还能使大脑保持准确的感知觉。 （二）医学 比如乒乓球运动员在发生车祸失去一个手指的情况下，如何经过康复，尽 可能的恢复原有的竞技能力。 （三）人类工程学 人类工程学可以帮助人体设计和优化与外界的互动。比如设计椅子合理的 高度，使手部和手指能方便地使用笔记本电脑等等。 （四）运动 也需要对手和手指进行研究，比如棒球投球时手如何对球的控制，网球运 动员如何对球拍的控制等等，这方面的都缺乏研究。 （五）机器人学 比如在假肢的研究上，如果能使假肢能够进行更多的活动，将会具有更大 的使用价值。 四、神经力学研究实验室的研究方向 （一）精细运动 进行手部及手指生物力学和控制方面的研究，主要应用于使用球拍、球棒 和球的运动项目中。 （二）大体运动 3 进行运动和身体姿态的生物力学和控制方面的研究，主要应用于田径项目 中。 （三）三个问题 我们实验室在研究过程中，提出以下三个需要解决的问题。 第一，中枢神经系统如何控制人体的机械运动系统？ 第二，怎么提高运动员的协调性和运动能力？ 第三，如何减少损伤？ 五、当前的研究内容 手部及手指的神经力学研究（生物力学和运动控制），以及在医疗、康复、 人类工程学和体育中的应用。 六、相关实验技术和实验设备 本实验室主要用到6 维传感器、1维光纤力量传感器、双手微细运动传感器、 脑扫描仪、颈颅磁刺激、肌电图、运动分析系统等等实验技术和实验设备进行