2 EMG 2

• Die Elektromyographie (EMG) ist eine experimentelle Technik, die sich der Entstehung, Aufzeichnung und Analyse myoelektrischer Signale widmet.

• Myoelektrische Signale werden durch physiologische Zustandsvariationen der Muskelfasermembran generiert.

• Das Oberflächen-EMG (surface EMG; sEMG) misst das Ausmaß der Muskelanspannung der quergestreiften Muskulatur.

• EMG –Aktivität korreliert mit muskulärer Kraft.

Maximal-Kraftentwicklung durch Kontraktion

räumlich und zeitlich summierten Reihen von Motor Unit Action Potentials (MUAPs).

….aktiver Motor Units zur Aufrechterhaltung und Aktivierung muskulärer Kontraktion.

….globalen Aktivierung des zugrundeliegenden Muskelfasern.

…..elektrische Aktivität von Motor Units in der Region unterhalb der Elektrode

… Muskelvolumen

• Cross-talk,

• die Beteiligung synergistischer Muskeln bei der Kraftentwicklung,

• Variation in der Lokation von Elektroden.

• Z.B. die Abweichung von der Normalpopulation bei der Kraftentwicklung in spezifischen Muskeln.

• Die Detektion pathologischer Veränderungen einzelner Muskeln und deren Beteiligung an Bewegungsmustern.

• Das Ausmaß der Aktivierung verschiedener Muskeln bei einer Tätigkeit.

• Die Ermüdung der Muskulatur über die Zeit.

• Beschäftigte der Bauwirtschaft, die langdauernde Arbeiten am Boden im Knien oder Hocken auszuführen haben, leiden in erheblichem Umfang unter Rückenschmerzen.

• Diese entstehen durch Zwangshaltungen mit dauernder statischer Muskelarbeit zum Halten des Oberkörpers insbesondere in der Lendenregion.

Die Muskelbeanspruchung bei dieser Aktivität messen und dann überlegen wie man das ändern kann

die Balken sind die unterschiedlichen Muskeln und deren quadrierte Aktivität

zeigt va, dass mit der Stütze die muskuläre Beanspruchung zurückgeht

Dieses beautiful grüne Ding ist die daraufhin entwicklete KOLMEDER Stütze

quantifiziert werden und muss daher weiterführend verarbeitet werden.

… von der Entladungsfrequenz und der Anzahl aktivierter motorischer Einheiten

… zwei Faktoren…

1. Gleichrichtung (engl. Rectification; Betragsbildung),

2. Glättung,

3. Integration.

1. Gleichrichtung (engl. Rectification; Betragsbildung)• alle negativen Amplituden werden positiviert,

• Mathematisch: Betragsbildung

• Graphisch: negative Signalausschläge werden „nach oben“ geklappt.

• Neben Amplitudenerkennung können dann Amplitudenparameter wie Mittelwert, Maximum und Minimum sowie das Integral berechnet werden (bipolare Roh-Kurven haben einen Mittelwert/Integral von Null).

• das EMG-Signal stochastisch ist, kann ein gemessenes Signal nicht nochmals gemessen werden (selbst nahezu identische Kraftentwicklung führt zu unterschiedlichen Amplitudenspitzen).

• Gleitender Mittelwert: eine definierte Anzahl von Amplitudenwerten wird gemittelt. Das Mittelungsfenster wird über das Signal geschoben.

• Root Mean Square (RMS): die Wurzel des quadrierten und gemittelten Signals reflektiert die mittlere Leistung.

  -> Amplituden werden quadriert,

  -> quadrierte Amplituden werden über definiertes Zeitfenster gemittelt,

  -> Quadratwurzel des Mittelwertes wird berechnet.

• Die Wahl des Zeitfensters für Integration hängt von der Fragestellung ab.

• Ist Information über den Zeitverlauf wichtig, werden kurze Zeitfenster gewählt,

  • z.B. im Millisekundenbereich für mimische Reaktionen.

• Steht eher der Tonus im Vordergrund, können Zeitfenster im Sekundenbereich gewählt werden.

• Da muskuläre Kontraktion von der Entladungsfrequenz und Anzahl aktivierter motorischer Einheiten bestimmt wird, stellt das Integral einen besseren Schätzer als z.B. mittlere Amplituden dar.

• Die Fläche unter den Wellen wird über definiertes Zeitfenster aufaddiert.

• Je höher die Frequenz und die Amplitude des Biosignals, umso größer die Fläche.

Quadrierte Version (RMS) hat stärkere Steigung als nicht quadriert (Moving Average)

Potenziell ja, aber Gramann sagt ist zu weit von der zu messenden Sache (Gehirn) weg also findet er nicht so 1a lol

außerdem soll man das nicht messen nennen weil Mentale Beanspruchung ein zu unklares Konstrukt ist und wir das nur seehr indirekt “messen” können

• Ressourcenmodelle

• Aufgaben-spezifische Ressourcen werden aus einem globalen Energiespeicher zur Verfügung gestellt

• Die Optimierung aufgabenspezifischer Energieversorgung erfolgt über einen Effort-Mechanismus (Sanders, 1983).

• Dieser Mechanismus sorgt für kompensatorische Energieversorgung bei suboptimale Bedingungen wie Schlafdeprivation, erhöhter Anforderung etc..

….somatische Systeme aktiviert

….physiologischen Aktivität messbar.

kognitiver Aufgaben

• Unabhängig von der Modalität,

• Andere Gesichtsmuskeln zeigten keinen Zusammenhang,

• Suboptimale visuelle Bedingung führen zu einer Tonuserhöhung,

• Aber nicht wenn die Reaktionszeit self-paced war.

• Zusammenhang mit der Performanz über die Zeit zu beobachten sein.

negative beschleunigte Zunahme in tonischer EMG- Aktivität.

• In Waterink & van Boxtel (1994) vergleichen EMG-Gradienten von Personen mit gleichbleibenden Performanz-Leveln mit Gradienten von graduell schlechter werdenden Probanden.

• Die Aufgabe war ein 2-choice serial reaction task mit oder ohne externe Taktung.

• Probanden wurden in zwei Gruppen aufgeteilt – gleichbleibende Leistung/Verbesserung vs. abnehmende Leistung in der Aufgabe.

• Einfache visuelle Entscheidungsaufgabe in zwei Bedingungen: externally paced (EP) und self paced (SP).

• In EP haben Probanden wenig Einfluss auf die Aufgabe. • Geht in der Regel mit erhöhter kardiovaskulärer Response einher (Steptoe, Fieldman & Evans, 1993).

• In SP Bedingung können Probanden Arbeitsrate selber kontrollieren

(in Abhängigkeit vom energetischen Zustand).

• Performance nimmt in dieser Bedingung generell ab bis hin zu kompletten Reaktionsblockaden nach einiger Zeit.

(das zweite ist mit den Muskeln)

Frequenzanteile zerlegt werden

• Je stärker eine Funktion im gemessenen Signal abgebildet werden kann,

• umso stärker ist die Energie dieser Frequenz im gesamten Band.

nochmal googlen :)

• Langsame Motor Units (tonisch - Type I)

-> Frequenzbereich = 70 - 125 Hz

• Schnelle Motor Units (phasisch - Type II)

-> Frequenzbereich = 126 - 250 Hz

-> Die Medianfrequenz (die Frequenz, die das EMG-Leistungsspektrum in zwei gleiche Flächen teilt) kann als Indikator für muskuläre Ermüdung verwendet werden.

Arbeitsabschnitt dargestellt

eine Frequenzzunahme, die bei gleichzeitigem Anstieg der Amplitude als Zeichen höherer Kraftanstrengung zu bewerten ist.

Ein negativer Wert hingegen kennzeichnet Ermüdung, wenn die RMS gleichzeitig ansteigt.