多模态数据采集闭环
本协议旨在构建一套完整的科学验证体系,从大脑中枢控制指令发出,到生理系统的代谢支持,最终体现为肢体运动的力学表现,全方位解析太极拳对人体机能的优化机制。
脑部神经机制
探索大脑皮层活动、冥想专注状态(Flow State)及情绪调节的中枢机制。
- EEG (脑电波)
- fNIRS (脑血氧)
- ERP (认知电位)
生理电信号与代谢
评估自主神经系统平衡及肌肉“松紧调节”机制,量化“松”的状态。
- sEMG (表面肌电)
- HRV (心率变异性)
- EDA/GSR (皮电)
运动轨迹与动力学
量化动作规范性、下肢负荷特征及姿势控制稳定性,验证“整劲”。
- MoCap (动作捕捉)
- Force Plate (测力台)
- IMU (惯性传感)
如何使用本平台
点击上方导航栏或卡片进入各维度详情页。每个页面包含交互式数据模拟器,展示太极拳状态下的预期数据特征。在“跨模态关联与配置”页面,您可以根据实验需求定制设备清单。
中枢控制层:脑部神经机制
重点监测:脑电波频段变化 ($\alpha, \theta, \beta$) 与 脑区连通性
EEG 功率谱密度模拟 (PSD) 单位: $\mu V^2/Hz$
关键采集指标详解
自发脑电 (Spontaneous EEG)
$\alpha$ 波 (8-13 Hz): 评估“松静”水平。太极拳高阶练习者在额叶区域通常表现出高 Alpha 同步。
$\theta$ 波 (4-8 Hz): 评估内省与记忆整合。
脑功能连通性
使用相干性 (Coherence) 分析额叶(执行控制)与顶叶(感觉统合)之间的信息流。
推荐设备配置
生理代谢层:机体调节机制
重点监测:肌电 (sEMG) 协同性与自主神经平衡 (HRV)
肌肉激活与心率变异性动态监测
分析技术要点
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协同收缩指数 (CCI)
计算主动肌与拮抗肌的重叠面积。用于量化“刚柔相济”——既不过度僵硬,也不完全松懈。
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MPF 疲劳分析
监测肌电信号的频域中心频率。若频率左移,提示肌肉疲劳。太极拳作为有氧运动,应表现出较低的疲劳累积。
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热成像 ROI 分析
监测手掌(劳宫穴)温升,验证血液循环改善效果。
生物力学层:运动与动力学
重点监测:压力中心 (COP) 稳定性与膝关节力矩
足底压力中心 (COP) 轨迹图
对比新手与专家的站桩稳定性 (95% 置信椭圆)
逆动力学核心关注点
膝关节力矩 (Knee Moment)
重点监测内收力矩。不规范的动作可能导致膝盖损伤,科学的数据可用于指导“膝盖不过脚尖”等要领。
身体质心 (COM) 波动
太极拳要求“中正安舒”。动捕系统应记录COM在垂直方向的波动幅度(越小越稳)及水平位移轨迹。
地面反作用力 (GRF)
通过测力台分析发力顺序:蹬地 -> 转髋 -> 形于手。
跨模态关联与实验配置
打通身、心、意数据链,定制您的采集方案
跨模态耦合分析矩阵
| 分析维度 | 关联数据源 | 科学假设 / 意义 |
|---|---|---|
| 脑-肌耦合 (CMC) | EEG (皮层) ↔ EMG (肌肉) | 验证高阶练习者是否具备更高效的神经控制效率(以更小的脑力消耗实现更精准的动作)。 |
| 身心耦合 | EEG Alpha波 ↔ HRV/EDA | 量化“心静体松”。分析大脑放松与副交感神经激活的时间同步性。 |
| 呼吸-动作相位 | 呼吸波形 ↔ MoCap (轨迹) | 验证“气沉丹田”。分析呼吸节奏与肢体开合的相位锁定 (Phase Locking)。 |
生成实验设备清单
请勾选本次实验计划包含的模块:
⚠ 同步提示 (Synchronization)
所有勾选设备必须通过 TTL 硬件触发器 连接,确保时间轴误差 < 5ms。
配置摘要
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