人体小腿三头肌在站立姿势控制中的独立方向性调谐

腓肠肌三头肌由比目鱼肌(SOL)、内侧腓肠肌(MG)和外侧腓肠肌(LG)组成，它们作为协同肌共同构成一个功能单元，负责踝关节跖屈。然而，解剖学差异表明每块肌肉都能在踝关节产生不同的扭矩，这提示它们可能被独立控制以适应特定任务需求。本研究通过考察腓肠肌三头肌在两种采用不同神经力学控制策略维持平衡的站立任务中的激活模式，探讨了这种可能性。研究记录了14名健康年轻成人在多次双足与单足站立试验中腓肠肌三头肌的高密度表面肌电信号。新开发的分析方法探究了每块肌肉如何根据压力中心(COP)在二维空间中的运动调整其活动。双足站立时，仅SOL和MG处于活跃状态，且两者均随COP前后运动进行均匀调节。相比之下，单足站立时每块肌肉均表现出显著激活和明显不同的方向调节特性：LG在COP内侧移动前最为活跃，而SOL和MG在COP外侧移动前最为活跃。进一步分析表明，LG可完全独立于SOL和MG被激活，反之亦然；在单足（非双足）站立时，各肌肉的独立激活会导致COP产生不同的角度偏移。这些发现揭示了神经控制的高度精密性：神经系统通过利用高度相似肌肉间的细微差异，以任务依赖的方式调节稳定扭矩。**创新与亮点** 通过将新型分析技术应用于高密度表面肌电与动力学数据，我们证明腓肠肌三头肌每块肌肉均可产生方向特异性扭矩，神经系统以此任务依赖性地调节平衡。未观察到肌肉内部差异，表明每块腓肠肌三头肌被视为均质但功能独立的执行器。这种对协同肌的分级控制可能对维持平衡至关重要，并可能因肌肉骨骼和神经系统疾病而受损。