Contributions des voies vestibulospinale et corticospinale au contrôle des mouvements du bras

Le contrôle des mouvements du bras fait intervenir plusieurs voies provenant du cerveau. Cette thèse, composée principalement de deux études, tente d’éclaircir les contributions des voies tirant leur origine du système vestibulaire et du cortex moteur. Dans la première étude (Raptis et al 2007), impliquant des mouvements d’atteinte, nous avons cerné l’importance des voies descendantes partant du système vestibulaire pour l’équivalence motrice, i.e. la capacité du système moteur à atteindre un but moteur donné lorsque le nombre de degrés de liberté articulaires varie. L’hypothèse émise était que le système vestibulaire joue un rôle essentiel dans l’équivalence motrice. Nous avons comparé la capacité d’équivalence motrice de sujets sains et de patients vestibulodéficients chroniques lors de mouvements nécessitant un contrôle des positions du bras et du tronc. Pendant que leur vision était temporairement bloquée, les sujets devaient soit maintenir une position de l’index pendant une flexion du tronc, soit atteindre une cible dans l’espace péri-personnel en combinant le mouvement du bras avec une flexion du tronc. Lors d’essais déterminés aléatoirement et imprévus par les participants, leur tronc était retenu par un mécanisme électromagnétique s’activant en même temps que le signal de départ. Les sujets sains ont pu préserver la position ou la trajectoire de l’index dans les deux conditions du tronc (libre, bloqué) en adaptant avec une courte latence (60-180 ms) les mouvements articulaires au niveau du coude et de l’épaule. En comparaison, six des sept patients vestibulodéficients chroniques ont présenté des déficits au plan des adaptations angulaires compensatoires. Pour ces patients, entre 30 % et 100 % du mouvement du tronc n’a pas été compensé et a été transmis à la position ou trajectoire de l’index. Ces résultats indiqueraient que les influences vestibulaires évoquées par le mouvement de la tête pendant la flexion du tronc jouent un rôle majeur pour garantir l’équivalence motrice dans ces tâches d’atteinte lorsque le nombre de degrés de liberté articulaires varie. Également, ils démontrent que la plasticité de long terme survenant spontanément après une lésion vestibulaire unilatérale complète ne serait pas suffisante pour permettre au SNC de retrouver un niveau d’équivalence motrice normal dans les actions combinant un déplacement du bras et du tronc. Ces tâches de coordination bras-tronc constituent ainsi une approche inédite et sensible pour l’évaluation clinique des déficits vestibulaires. Elles permettent de sonder une dimension fonctionnelle des influences vestibulaires qui n’était pas prise en compte dans les tests cliniques usuels, dont la sensibilité relativement limitée empêche souvent la détection d’insuffisances vestibulaires six mois après une lésion de ces voies. Avec cette première étude, nous avons donc exploré comment le cerveau et les voies descendantes intègrent des degrés de liberté articulaires supplémentaires dans le contrôle du bras. Dans la seconde étude (Raptis et al 2010), notre but était de clarifier la nature des variables spécifiées par les voies descendantes pour le contrôle d’actions motrices réalisées avec ce membre. Nous avons testé l’hypothèse selon laquelle les voies corticospinales contrôlent la position et les mouvements des bras en modulant la position-seuil (position de référence à partir de laquelle les muscles commencent à être activés en réponse à une déviation de cette référence). Selon ce principe, les voies corticospinales ne spécifieraient pas directement les patrons d’activité EMG, ce qui se refléterait par une dissociation entre l’EMG et l’excitabilité corticospinale pour des positions-seuils différentes. Dans un manipulandum, des participants (n=16) ont modifié leur angle du poignet, d’une position de flexion (45°) à une position d’extension (-25°), et vice-versa. Les forces élastiques passives des muscles ont été compensées avec un moteur couple afin que les sujets puissent égaliser leur activité EMG de base dans les deux positions. L’excitabilité motoneuronale dans ces positions a été comparée à travers l’analyse des réponses EMG évoquées à la suite d’étirements brefs. Dans les deux positions, le niveau d’EMG et l’excitabilité motoneuronale étaient semblables. De plus, ces tests ont permis de montrer que le repositionnement du poignet était associé à une translation de la position-seuil. Par contre, malgré la similitude de l’excitabilité motoneuronale dans ces positions, l’excitabilité corticospinale des muscles du poignet était significativement différente : les impulsions de stimulation magnétique transcrânienne (TMS; à 1.2 MT, sur l’aire du poignet de M1) ont provoqué des potentiels moteurs évoqués (MEP) de plus grande amplitude en flexion pour les fléchisseurs comparativement à la position d’extension et vice-versa pour les extenseurs (p<0.005 pour le groupe). Lorsque les mêmes positions étaient établies après une relaxation profonde, les réponses réflexes et les amplitudes des MEPs ont drastiquement diminué. La relation caractéristique observée entre position physique et amplitude des MEPs dans le positionnement actif s’est aussi estompée lorsque les muscles étaient relâchés. Cette étude suggère que la voie corticospinale, en association avec les autres voies descendantes, participerait au contrôle de la position-seuil, un processus qui prédéterminerait le référentiel spatial dans lequel l’activité EMG émerge. Ce contrôle de la « référence » constituerait un principe commun s’appliquant à la fois au contrôle de la force musculaire, de la position, du mouvement et de la relaxation. Nous avons aussi mis en évidence qu’il est nécessaire, dans les prochaines recherches ou applications utilisant la TMS, de prendre en compte la configuration-seuil des articulations, afin de bien interpréter les réponses musculaires (ou leurs changements) évoquées par cette technique; en effet, la configuration-seuil influencerait de manière notable l’excitabilité corticomotrice, qui peut être considérée comme un indicateur non seulement lors d’activités musculaires, mais aussi cognitives, après apprentissages moteurs ou lésions neurologiques causant des déficits moteurs (ex. spasticité, faiblesse). Considérées dans leur ensemble, ces deux études apportent un éclairage inédit sur des principes fondamentaux du contrôle moteur : nous y illustrons de manière plus large le rôle du système vestibulaire dans les tâches d’atteinte exigeant une coordination entre le bras et son « support » (le tronc) et clarifions l’implication des voies corticomotrices dans la spécification de paramètres élémentaires du contrôle moteur du bras. De plus amples recherches sont cependant nécessaires afin de mieux comprendre comment les systèmes sensoriels et descendants (e.g. vestibulo-, réticulo-, rubro-, propriospinal) participent et interagissent avec les signaux corticofugaux afin de spécifier les seuils neuromusculaires dans le contrôle de la posture et du mouvement.

Plan de empresa PS Smoothies

PS Smoothies es una empresa de sociedad anónima simplificada que se dedicará a la comercialización y producción de bebidas, específicamente batidos a base de frutas naturales, comenzando a realizar sus actividades en Junio 2015. Estos batidos se entregarán en un punto de venta semi-estacionario que se ubicará de la carrera 5 a la 11, y de la calle 18 a la 101 de la ciudad de Bogotá. La ambientación del lugar estará basada en el concepto de la fauna y flora colombiana. Para iniciar la empresa se requiere de una inversión inicial por valor de $ 29’535.790 millones de pesos, la cual se recupera al tercer año de actividad. El portafolio de productos manejará solo la línea de Smoothies, los cuales serán elaborados con materias primas e insumos de excelente calidad, naturales y nutritivos, que aportan al consumidor vitaminas esenciales para mantener una buena salud. Al cabo de cumplir el primer año de operación la empresa alcanzará su punto de equilibrio, el cual se fijó en $132’601.368 millones de pesos al año. En el primer año de operación se obtiene utilidad por $7’312.780 millones de pesos y una tasa interna de retorno (TIR) del 20,65% EA. Para el tercer año se espera un crecimiento en ventas respecto al segundo año de un 7,35% y una utilidad de 19’928.523 millones de pesos.

Global asymptotic stability in a class of Putnam-type equations

In this paper, we initiate the study of a class of Putnam-type equation of the form x(n-1) = A(1)x(n) + A(2)x(n-1) + A(3)x(n-2)x(n-3) + A(4)/B(1)x(n)x(n-1) + B(2)x(n-2) + B(3)x(n-3) + B-4 n = 0, 1, 2,..., where A(1), A(2), A(3), A(4), B-1, B-2, B-3, B-4 are positive constants with A(1) + A(2) + A(3) + A(4) = B-1 + B-2 + B-3 + B-4, x(-3), x(-2), x(-1), x(0) are positive numbers. A sufficient condition is given for the global asymptotic stability of the equilibrium point c = 1 of such equations. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Global asymptotic stability in a rational recursive sequence

In this paper, we study the global stability of the difference equation x(n) = a + bx(n-1) + cx(n-1)(2)/d - x(n-2), n = 1,2,....., where a, b greater than or equal to 0 and c, d > 0. We show that one nonnegative equilibrium point of the equation is a global attractor with a basin that is determined by the parameters, and every positive Solution of the equation in the basin exponentially converges to the attractor. (C) 2003 Elsevier Inc. All rights reserved.

Permanence of stability for a class of system of differential equations with two delays

The paper studies a class of a system of linear retarded differential difference equations with several parameters. It presents some sufficient conditions under which no stability changes for an equilibrium point occurs. Application of these results is given. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Hopf Bifurcations in a Watt Governor with a Spring

This paper pursues the study carried out in [ 10], focusing on the codimension one Hopf bifurcations in the hexagonal Watt governor system. Here are studied Hopf bifurcations of codimensions two, three and four and the pertinent Lyapunov stability coefficients and bifurcation diagrams. This allows to determine the number, types and positions of bifurcating small amplitude periodic orbits. As a consequence it is found an open region in the parameter space where two attracting periodic orbits coexist with an attracting equilibrium point.

Time-periodic perturbation of a Lienard equation with an unbounded homoclinic loop

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

A neural network approach for robust nonlinear parameter estimation in presence of unknown-but-bounded errors

Systems based on artificial neural networks have high computational rates due to the use of a massive number of simple processing elements and the high degree of connectivity between these elements. This paper presents a novel approach to solve robust parameter estimation problem for nonlinear model with unknown-but-bounded errors and uncertainties. More specifically, a modified Hopfield network is developed and its internal parameters are computed using the valid-subspace technique. These parameters guarantee the network convergence to the equilibrium points. A solution for the robust estimation problem with unknown-but-bounded error corresponds to an equilibrium point of the network. Simulation results are presented as an illustration of the proposed approach. Copyright (C) 2000 IFAC.

A neural system to robust Nonlinear optimization subject to disjoint and constrained sets

The ability of neural networks to realize some complex nonlinear function makes them attractive for system identification. This paper describes a novel method using artificial neural networks to solve robust parameter estimation problems for nonlinear models with unknown-but-bounded errors and uncertainties. More specifically, a modified Hopfield network is developed and its internal parameters are computed using the valid-subspace technique. These parameters guarantee the network convergence to the equilibrium points. A solution for the robust estimation problem with unknown-but-bounded error corresponds to an equilibrium point of the network. Simulation results are presented as an illustration of the proposed approach.

An efficient neural approach to economic load dispatch in power systems

A neural approach to solve the problem defined by the economic load dispatch in power systems is presented in this paper, Systems based on artificial neural networks have high computational rates due to the use of a massive number of simple processing elements and the high degree of connectivity between these elements the ability of neural networks to realize some complex nonlinear function makes them attractive for system optimization the neural networks applyed in economic load dispatch reported in literature sometimes fail to converge towards feasible equilibrium points the internal parameters of the modified Hopfield network developed here are computed using the valid-subspace technique These parameters guarantee the network convergence to feasible quilibrium points, A solution for the economic load dispatch problem corresponds to an equilibrium point of the network. Simulation results and comparative analysis in relation to other neural approaches are presented to illustrate efficiency of the proposed approach.

Attitude stability of artificial satellites subject to gravity gradient torque

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Stability analysis of power systems described with detailed models by automatic method

The power system stability analysis is approached taking into explicit account the dynamic performance of generators internal voltages and control devices. The proposed method is not a direct method in the usual sense since conclusion for stability or instability is not exclusively based on energy function considerations but it is automatic since the conclusion is achieved without an analyst intervention. The stability test accounts for the nonconservative nature of the system with control devices such as the automatic voltage regulator (AVR) and automatic generation control (AGC) in contrast with the well-known direct methods. An energy function is derived for the system with machines forth-order model, AVR and AGC and it is used to start the analysis procedure and to point out criticalities. The conclusive analysis itself is made by means of a method based on the definition of a region surrounding the equilibrium point where the system net torque is equilibrium restorative. This region is named positive synchronization region (PSR). Since the definition of the PSR boundaries have no dependence on modelling approximation, the PSR test conduces to reliable results. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Design of a Takagi-Sugeno Fuzzy Regulator for a Set of Operation Points

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Control Design Applied to a Micro Electro Mechanical System: MEMS Comb drive

This paper presents the linear optimal control technique for reducing the chaotic movement of the micro-electro-mechanical Comb Drive system to a small periodic orbit. We analyze the non-linear dynamics in a micro-electro-mechanical Comb Drive and demonstrated that this model has a chaotic behavior. Chaos control problems consist of attempts to stabilize a chaotic system to an equilibrium point, a periodic orbit, or more general, about a given reference trajectory. This technique is applied in analyzes the nonlinear dynamics in an MEMS Comb drive. The simulation results show the identification by linear optimal control is very effective.

On the appearance of a Hopf bifurcation in a non-ideal mechanical problem

In this paper we studied a non-ideal system with two degrees of freedom consisting of a dumped nonlinear oscillator coupled to a rotatory part. We investigated the stability of the equilibrium point of the system and we obtain, in the critical case, sufficient conditions in order to obtain an appropriate Normal Form. From this, we get conditions for the appearance of Hopf Bifurcation when the difference between the driving torque and the resisting torque is small. It was necessary to use the Bezout Theorem, a classical result of Algebraic Geometry, in the obtaining of the foregoing results. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.