The Transition in Human Postural Coordination Patterns Induced by Sinusoidal Sway of a Support Base

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study was to investigate how the human postural system coordinates the body segments to maintain upright balance in the event of environmental perturbations. A particular interest was in the transitions in the postural coordination patterns which the human postural system may exhibit in response to varying environmental conditions. Subject stood on a moving platform which was sinusoidally translated in the antero-posterior direction. The frequency of the sinusoidal platform was manipulated as a control parameter influencing the coordination pattern of the postural system. As platform frequency increased, the amplitude of joint motion increased systematically and joint specific oscillatory patterns emerged. At low platform frequencies, all of the degrees of freedom were suppressed and postural system operated as an one-link system to maintain balance. However, as platform frequency increased, the postural system exhibited a transition from an one-link coordination pattern to a two-link coordination pattern. These results were discussed in terms of a dynamical system theory.

국문 초록 (Abstract)

지지면의 수평요동에 의한 자세협응형태의 변이
본 연구의 목적은 환경적인 방해작용에 대해 인간이 균형을 유지하기 위한 반응동작으로서 어떻게 신체분절을 협응시키는지 규명하는데 있다. 구체적인 관심은 환경적 조건의 체계적인 변화에 대해 인간이 나타내는 협응형태에서의 변이를 발견하는 것이다. 피험자들은 전후방향으로 규칙적으로 이동하는 이동프레이트 위에 서서 50초동안 균형을 유지하도록 요구되었고 전후로 움직이는 프레이트의 이동주파수는 협응형태에 영향을 미치는 제어 변수로서 조작되 었다. 서로 다른 주파수 조건은 8개 조건 (0.44, 0.58, 0.75, 0.94, 1.00, 1. 13, 1.44, 1.64 Hz) 으로 구성되었으며, 모든 주파수 조건의 지지면의 이동폭은 20cm 였다. 실험결과에 따르면 낮은 이동주파수에서 피험자들은 전체신체분절을 하나로 수직으로 고정한 채 함께 움직이는 one-link 협응형태를 나타내었다. 그러나 프레이트의 이동주파수가 증가함에 따라 피험자들은 고관절을 기준으로 상체와 하체를 개별적으로 가동시키는 two-link 협응형태로 변이를 일으켰다. 발목과 고관절간의 상대위상관계 (relative phase relation) 분석에 의하면 낮은 이동주파수에서 피험자들은 같은 위상 (inphase) 와 반대위상 (out-of-phase)이 서로 결합된 비교적 불안정한 상태를 나타내었고 이동 프레이트의 주파수가 증가됨에 따라 반대위상형태로 변이를 일으킴을 나타내었다. 본 연구의 실험결과는 최근 운동제어분야에 널리 적용되고 있는 다이내믹 시스템 이론에 비추어 논해진다.