معرفی یک مدل جدید چندجاذب برای سیستم پایداری وضعی انسان با هدف دنبال کردن دینامیک‌های خودسازمانده

Abstract

در سال‌های اخیر، تحلیل سیستم پایداری وضعی انسان، اهمیت زیادی پیدا کرده است. شناخت این سیستم به دلیل فرایند پیچیده‌ی خودسازماندهی آن که متناسب با هر الگوی حرکتی فعال می‌شود، ضروری است. استخراج شاخص‌هایی موثر از این سیستم می تواند در تشخیص ناهنجاری‌های وضعی به پزشکان کمک کرده و در فرایند توان‌بخشی بیماران موثر باشد. سیگنال‌ مرکز فشار، به عنوان یک متغیر تجمعی، حاوی اطلاعاتی از سیستم تعادلی انسان است. نحوه‌ی شکل‌‌گیری ترژکتوری این سیگنال در بازه‌های زمانی مختلف، بیان‌گر فعال شدن فرایندهای کنترلی متنوع است که با ظهور بستر جاذب‌های متفاوت در فضای فاز آن بروز می‌یابد. الگوی هماهنگی دینامیک پایداری سیستم، تعیین کننده‌ی چگونگی سوییچ بین این جاذب‌ها می‌باشد. در بخش اول این مقاله، به منظور کمی‌سازی اطلاعات محلی سیگنال مرکز فشار، دو شاخص "بعد همبستگی محلی" و "دینامیک هماهنگی فاز" تعریف می‌شوند. سپس در یک آزمایش طراحی شده، الگوی تغییر رفتار محلی این سیگنال بر مبنای شاخص‌های پیشنهادی محاسبه می‌شود. در ادامه، با طراحی مدلی که توانایی تولید دینامیک‌های غنی با جاذب‌های چندگانه را دارد، سعی می‌شود که تغییر رفتارها در دادگان دنبال شود. این مدل پیشنهادی بر مبنای نگاشت بوده و پارامترهای آن به کمک شاخص هماهنگی دینامیک فاز، به گونه‌ای هدایت می‌شوند که الگوی تغییر جاذب‌ها در این مدل با الگوی تغییر بعد همبستگی محلی سیستم هماهنگ شود. دنبال نمودن الگوهای رفتاری سیستم پایداری وضعی از نتایج برجسته‌ی این پژوهش است. مدل پیشنهادی نه تنها قابلیت دنبال کردن رفتار متنوع محلی سیستم را دارد، بلکه دینامیک سراسری آن را نیز دنبال می‌کند. طبق نتایج به دست آمده، تشابه روند کاهشی-افزایشی مقدار بعد همبستگی خروجی مدل و دادگان در تکرارهای آزمایش، یک بازنمایی از الگوی تغییرات درجه‌های آزادی دینامیک این سیستم است. این مدل پیشنهادی، نخستین مدل رفتاری برای سیستم پایداری وضعی به شمار آمده که می‌توان از روش‌های پیشنهادی در آن برای کمی‌سازی روند تغییر اطلاعات در سایر سیستم‌های زیستی نیز بهره گرفت.