Η διατήρηση της όρθιας στάσης του σώματος αποτελεί ένα απαιτητικό κινητικό έργο, το οποίο προϋποθέτει αισθητηριακή ολοκλήρωση και ταχεία νευρική επεξεργασία. Δεδομένης της εγγενούς πολυπλοκότητας που χαρακτηρίζει την ταλάντευση του ανθρώπινου σώματος, η ανάλυση του κέντρου πίεσης που ασκούν τα πέλματα (center of pressure, COP) στην επιφάνεια στήριξης, μέσω της χρήσης της θεωρίας της πληροφορίας (theory of information) παρέχει τη δυνατότητα περιγραφής πολύπλοκών ιδιοτήτων αυτών των σημάτων. Η επίδραση του πειραματικού χειρισμού των αισθητηριακών πληροφοριών στην κλασική εντροπία (Shannon entropy) των διακυμάνσεων του κέντρου πίεσης (COP) είναι παρόμοια με αυτή στις γραμμικές παραμέτρους (linear metrics); Η ανάλυση με τη βοήθεια της θεωρίας της πληροφορίας αποκαλύπτει κάποια επικρατούσα στρατηγική που ακολουθείται στη διατήρηση της ανθρώπινης ισορροπίας; Η στατική ισορροπία αξιολογήθηκε σε τρεις διαφορετικές αισθητηριακές συνθήκες: όρθια στάση πάνω σε σταθερή επιφάνεια με μάτια ανοιχτά (συνθήκη 1) ή μάτια κλειστά (συνθήκη 2) και όρθια στάση πάνω σε αφρώδες στρώμα με μάτια κλειστά (συνθήκη 3). Η ταλάντευση του σώματος κατά την όρθια στάση μελετήθηκε μέσω της χρήσης συμβατικών γραμμικών μέτρων: περιοχή ταλάντευσης – sway area, μέση τετραγωνική ρίζα της κίνησης στο προσθοπίσθιο (anterior-posterior, AP) επίπεδο και στο μεσοπλεύριο (medial-lateral, ML) επίπεδο - root-mean square. Επιπλέον, χρησιμοποιήθηκαν παράμετροι της θεωρίας της πληροφορίας: εντροπία της ταλάντευσης στον προσθοπίσθιο άξονα (individual AP sway entropy), εντροπία της ταλάντευσης στο μετωπιαίο άξονα (individual ML sway entropy), κοινή εντροπία της ταλάντευσης και στους δύο άξονες (joint, ML and AP, sway entropy). Αν και η αύξηση του επιπέδου δυσκολίας κάθε συνθήκης, έπειτα από μείωση των διαθέσιμων αισθητηριακών πληροφοριών που παρέχονταν στους συμμετέχοντες οδήγησε σε αύξηση του μεγέθους των γραμμικών μέτρων, δεν σημειώθηκε κάποια διαφοροποίηση στα μεγέθη της θεωρίας της πληροφορίας (individual AP and ML sway entropy and joint, ML and AP, sway entropy). Επιπλέον, παρατηρήθηκε πως η κοινή εντροπία των δύο αξόνων (joint ML and AP sway entropy) απείχε μεγαλύτερη απόσταση από το θεωρητικό της μέγιστο, τιμή που αντικατοπτρίζει την τυχαιότητα, σε σύγκριση με τις εντροπίες στους δύο άξονες ξεχωριστά, οι οποίες παρουσίασαν μικρότερη απόσταση από το δικό τους θεωρητικό μέγιστο. Το εύρημα αυτό υποδεικνύει πως η κοινή εντροπία (joint entropy) χαρακτηρίζεται από μικρότερο βαθμό αταξίας, συνιστώντας ουσιαστικά τη μεταβλητή μέσω της οποίας ο εγκέφαλος ελέγχει την ανθρώπινη ισορροπία.
(EL)
Maintaining upright stance is a challenging motor task that requires multisensory integration and rapid neural processing. Given the inherent complexity of postural sway, information theoretical analyses of center of pressure (COP) fluctuations are likely to capture complicated aspects about the temporal structure and regularity of COP signals. Does the manipulation of sensory reliability influence Shannon entropy of COP oscillations similarly to linear metrics? Can this analysis reveal any dominant postural strategy? Static balance was assessed under three different sensory conditions: standing on firm support with eyes open (condition 1) or closed (condition 2) and standing on foam with eyes closed (condition 3). Postural sway was analyzed through linear traditional metrics (sway area, root-mean-square of ML and AP sway) and nonlinear, information theoretic metrics (individual AP and ML sway entropy and joint, ML and AP, sway entropy). Although, increasing task difficulty after sensory deprivation induced an escalation of the magnitude of linear metrics, AP entropy, ML entropy and joint sway entropy remained unaffected. Importantly, joint, AP and ML, entropy displayed larger distance from randomness than individual AP and ML entropies, an indication for higher degree of regularity, suggesting its role as the actual controlled variable in bipedal balance control system.
(EN)
Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών
