Messung und Analyse myoelektrischer Signale - Communications ...

2. Physiologische Grundlagen der myoelektrischen Signalerzeugung
Studien, die anhaltende isometrische 8 oder isokinetische 9 Kontraktionen untersuchen,
ergeben eine minimale Aktivierungsrate zwischen 5 s −1 und 7 s −1 . Die maximalen Aktivierungsraten,
die bei Beginn der Kontraktionen beobachtet wurden, liegen zwischen
12 s −1 und 26 s −1 [13]. Eine detailierte Übersicht gibt [10].
Eine isometrische Kontraktion ist eine Kontraktion, bei der ein Muskel ausschließlich
seine Spannung ändert, nicht jedoch seine Länge. Ein Beispiel stellt das statische Hochhalten
eines Gewichtes dar. Isometrische Kontraktionen leisten keine physikalische Arbeit,
da der zurückgelegte Weg gleich null ist. Eine isokinetische Kontraktion ist eine
Kontraktion, bei der der Muskel den Widerstand mit konstanter Geschwindigkeit überwindet.
2.4.2. Rekrutierung motorischer Einheiten
Muskeln bestehen üblicherweise nicht aus einer einzelnen motorischen Einheit, sondern
aus vielen Einheiten (siehe Abschnitt 2.2). Bewegt man sich und spannt beispielsweise
einen Muskel gezielt an, aktiviert man eine gewisse Anzahl aus dem Pool der vorhandenen
motorischen Einheiten des Muskels. Um eindeutig von den in Abschnitt 2.4.1
erläuterten Aktivierungseigenschaften zu unterscheiden, spricht man in diesem Zusammenhang
nicht von Aktivierung sondern von Rekrutierung.
Die Anzahl der motorischen Einheiten und das Muster, nach dem sie rekrutiert werden,
hängt von mehreren Faktoren wie beispielsweise der Kraft, der Geschwindigkeit und der
Bewegungsrichtung ab. Das Prinzip der systematischen Rekrutierung der motorischen
Einheiten in Abhängigkeit der produzierten Kraft wurde in den 50er Jahren des 20. Jahrhunderts
um den Faktor Größe des Motorneurons erweitert. Neuere Studien ergaben zu
dem, dass das Rekrutierungsmuster ebenfalls von der Geschwindigkeit der ausgeführten
Bewegung abhängt [22, 13].
Zusammen mit den in Abschnitt 2.4.1 erläuterten Aktivierungseigenschaften, bilden die
Rekrutierungseigenschaften den wesentlichen Mechanismus, der die produzierte Kraft
eines Muskels regelt [23]. Sowohl die Anzahl der rekrutierten motorischen Einheiten, als
auch die Modulation ihrer Aktivierungsraten spielen hierbei eine Rolle.
Kleine Muskeln der Hand produzieren die ersten 50 % der Kraft durch Kombinieren von
Rekrutierung und Modulation der Aktivierungsrate, während die letzen 50 % der Kraft
allein durch die Modulation der Aktivierungsrate erzeugt werden. Im Gegensatz dazu
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” gleichen Maßes“
” gleich schnell“
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