Изобретение относитс - к области моделировани биологических систем и может использоватьс как объект при исследовании нейтрональных меха низмов управлени мышечным сокращением . Известны различные модели мышцы, представленные набором упругих и в зких элементов, и математические модели, воспроизвод пще особенности сокращени мьшечных волокон. Существуют модели мьшцы, воспроизвод щи функциональные.свойства мышцы с помощью передаточных функций. Наиболее близким техническим решением к изобретению вл етс модел . мышцы содержаща блок злектромеханического преобразовани , выполненг ный в виде п последовательно соеди ненных интеграторов с сопротивлени ми в цеп х обратной св зи, нелинейный элемент и блок умножени , один из входов которого вл етс входом Модели мьш1цы, другой вход присоединен к выходу нелинейного элемента, а выход к входу первого интеграто ра, выход последнего интегратора вл етс выходом модели и соединен с входом нелинейного элемента. Недостатком прототипа вл етс сложность реализации модели из-за примен емых блоков умножени и нели нейности, характеристику котор1ой не обходимо набирать на диодно-г зистив- 35 ных элементах. Переход к набору-нелинейной зависимости, присущей другому типу мьш1ечного волокна, требует перестройки всех диодно-резистивных элементов, количество которых определ етс задаваемой точностью линейно-кусочной аппроксимации воспроизведени физиологической характеристики . Трудность перестройки нелинейной зависимости не позвол ет исследо . вать на одной модели характеристики преобразовани входного импульсного потока в выходное напр жение сокращени , присущее различным типам мьшц. В модели не учтены также динамические характеристики изменени силы сокращени , св занные со скоростью изменени входного импульсного потока. Все это сужает область при (менимостимодели при излучении механизмов развити силы реальных мьшц. Целью изобретени вл етс повьш1е ние точности моделировани и упрощение конструкции модели. 12 Эта цель достигаетс тем, что в модель мышцы, содержащую блок формировани параболического напр жени и блок моделировани функции электромеханического преобразовани мьпиечного волокна, выполненный из п последовательно соединенных интегрирующих усилителей, причем в обратную св зь ()ых интегрирующих усилителей включен резистор, выход последнего интегрирующего усилител вл етс выходом модели и соединен с входом блока формировани параболического напр жени и с первым входом первого интегрирующего усилите|Л блока моделировани функции электромеханического преобразовани мышечного волокна, введены два пропорционально-дифференцирующих звена, сумматор и пороговый элемент, причем первый и второй входы сумматора вл ютс соответственно информационным и установочными входами модели, третий и четвертый входы сумматора подключены к выходам пропорционально-дифференцирующих звеньев, выход сумматора через пороговый элемент соединен со вторым входом первого интегрирующего усилител блока моделировани функции электромеханического преобразовани мышечного волокна, вход первого пропорционально-дифференцирующего звена подключен к выходу модели мьш1цы, а вход второго пропорционально-дифференцирующего звена соединен с выходом блока формировани параболического напр жени . Структурна схема модели мьпицы из ображена на чертеже, содержаща блок 1 моделировани функции электромеханического преобразовани мышечного волокна, интегрирующие усилители 2, резисторы 3, конденсаторы 4, сумматор 5, пороговый элемент 6, пропорционально-дифференцйрующие звень 7,блок 8 формировани параболического напр жени , вход 9, устанавливающий начальный уровень возбудимости 1МЬЩ1ечного волокна,, аналог мембранного потенциала, диод 10 и варистор 11. Величины резисторов 3 в блоке 1 определ ют вид кривой одиночного сокращени , сумматор 5 и пороговый элемент, моделирующий электровозбудимые свойства мышечной мембраны, звень 7 и блок 8 моделируют свойство мьш1ечных мембран измен ть уровень возбудимости в зависимости от силы и скорости ее изменени . Модель работает следующим образом В исходном состо нии, в отсутстви импульсов на входе модели, на выходах всех блоков напр жение равно нулю . При .поступлении на вход модели импульсов посто нной амплитуды и длительности, их амплитуда сравниваетс с пороговым значением напр жени , устано9ленным по входу 9 сумматора 5 и порогового элемента 6, моделирующих электровозбудимые свойства мышечной мембраны, и превышающа пороговое значение амплитуды входного импульса воздействует на вход первого интегрирующего усилител блока 1, моделирующего функцию электромеханического преобразовани , на выходе которого формируетс напр жение, соответствующее кривой разв11ти силы сокращени реальной мьшпда. Напр жение с выхода модели мьшцы поступает на вход звена 7 и блока 8, моделируннцих свойство мышечных мембФан измен ть уровень возбудимости, и в соответствии с параметрами каждо го дифференцирующего звена и пропорциональной составл ющей входного сиг нала напр жени на выходах звеньев 7 измен ют исходный уровень порогового сигнала, моделирующего электровозбудимые свойства мышечной мембраны. Дл звеньев 7 и блока 8, моделиру ющих свойство мышечных мембран измен ть уровень возбудимости от силы сокращени и скорости его изменени , передаточна функци запишетс в вид :) -А - К-НГ т 1 + Т,Р где К коэффициент передачи посто нной составл ющей дл каждого звена 7, величина активности силы сокращени на выходе 12 модели мышцы. Параболическа зависимость А силы сокращени при втором члене передаточной функции обеспечиваетс варистором 11. Существенным дл моделировани вл етс то, что напр жени на выходе звеньев 7 суммируютс в сумматоре 5, моделирующем электровозбудимые св10йства мышечных мембран с разными коэффициентами, которые в конечном виде и определ ют закономерность преобразовани интенсивности входного импульсного потока в силу сокращени мьшнда, т.е. изменени порогового уровн .ли будет происхосоответствии с решением уравдить в нени К - W. (р) ..А-Кг,{р)А . dU Если К 7 С , то, когда сила сокращени невелика ( при малых часто- тах следовани импульсов на входе модели), превалирует первый член уравнени и увеличиваетс возбудимость a)ШIeчнoгo волокна, так как снижаетс порог и вырастает превышение амплитуды входного импульса над исходным уровнем мембранного потенциала, следствием .чего вл етс превышение силы сокращени на 2,3 и 4 импульса, столь характерное дл реальных мышц. При дальнейшем увеличении частоты следовани импульсов сила сокращени достигает такого значени , что возрастает вли ние второго члена уравйени , и эффективность возбуждени начинает падать из-за увеличени порога, т.е. снижени амплитуды импульса на выходе элемента 6, воздействующего на блок 1, моделирующего функцию электромеханического преобразовани . . Таким образом, изменением величины коэффициентов К и К легко подбираетс на модели характеристика преобразовани интенсивности входного импульсного потока в силу активного сокращени , характерную дл различных типов мышцы. Коэффициенты в передаточных функци х С звеньев 7 позвол ют воспроизвести в модели динамические характеристики изменени свойств мышечных мембран, присущие тоническим или фазическим, быстрым или медленным мьш1ечным волокнам. . Таким образом, с помощью введен-г ных узлов с соответствующими характеристиками преобразовани входных сигналов и их структурных св зей промоделировано свойство мышечного волркна измен ть характеристики электровозбудимости мембран в засисимости от силы сокращени , что позволило воспроизвести средствами моделировани закономерность преобразованй входного импульсного потока в силу сокращени . Использование типовых звеньев в передаточных характеристиках делает модель легко воспроизводимой, а использование современных операционных усилителей дл реализации этих звеньев малогабаритной . Кроме легкости настройки модели дл реализации характеристик преобразовани частоты следовани
пульсов в силу сокращени , присущую конкретным типам мышечных волокон, данные модели возможно использовать в большом количестве в.одной установке при исследовании взаимодейст ВИЯ различньк типов мьпиечных волокон или мышечных групп в задачах координированного управлени двигательной активностью
1б
Параметры модели выбираютс таким образом, что модель мьшшы работает в реальном масштабе времени, что позвол ет непосредственно сравнивать результаты модельных и физиологических экспериментов. Модель мьшлцы может использоватьс как преобразователь при конструировании бионических технических систем управлени .