手部及手指生物力学

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。

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。

（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
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研究。

七、实验室其他的一些研究方向
除了上述的一些研究方向外，本实验室还在运动冗余、神经肌肉适应、运动溢出、手指动作控制、人体工程学、书写测量笔和截肢人群的运动等方面进行相关的研究。

郑伟涛和刘勇与Jae kun shim博士合影
记录人：刘勇、郑伟涛。