18、对数正态性：神经运动控制的开放窗口

对数正态性：神经运动控制的开放窗口

1 引言

对数正态性原理描述了快速人体运动的速度剖面可以用对数正态函数来表示。这一原理源于中心极限定理，表明神经肌肉系统的对数正态脉冲响应是通过大量的时间耦合神经肌肉网络形成的。对数正态性不仅为理解运动控制提供了新的视角，还在多个领域展现了广泛应用，特别是在生物医学工程和人机交互中。本文将深入探讨对数正态性原理及其在神经运动控制中的应用，结合理论与实际案例，为读者提供全面的理解。

2 对数正态性原理

2.1 上下文

快速目标运动的不对称钟形速度剖面及其不变性质已经成为上个世纪数十年来的研究主题。在为解释这些现象而开发的各种模型中，运动学理论提出了一种基于中心极限定理的新兴生态学方法，预测这些不对称钟形速度剖面可以用对数正态函数最佳描述。实际上，假设这些简单运动的不变性质反映了由大量时间耦合的神经肌肉网络组成的复杂系统的渐近行为，那么这样的神经肌肉系统将具有对数正态脉冲响应，反映其理想行为，只要这样的神经肌肉系统由大量耦合的子系统组成，并且耦合是由子系统累积时间延迟之间的比例关系驱动的。

2.2 实践应用

在过去的25年里，运动学理论在信号处理方面非常有用，作为一种逆向工程方法论，用于重建任何运动并提取中心和外围对数正态参数。这些参数包括：

• ( t_0 )：表示中央神经系统发出运动命令的时间。
• ( D )：表示对数正态笔画的振幅。
• ( \mu )：反映了对数时间延迟。
• ( \sigma )：代表对数响应时间。
• 起始和结束角度：分别表示运动的起始角度