Modelo de fuerza isométrica predictiva de dos pasos probado en datos de músculos humanos y de ratas

La estimulación eléctrica funcional puede ayudar a individuos paralizados a realizar movimientos funcionales, pero la fatiga muscular es una limitación importante para su uso práctico. Un modelo matemático preciso y predictivo puede facilitar el diseño de patrones de estimulación que optimicen aspectos de la transición de fuerza mientras minimizan la fatiga. La no unicidad de la solución, una importante desventaja en trabajos anteriores, se superó con un modelo más simple. El modelo fue probado en datos recopilados durante contracciones isométricas de los músculos gastrocnemios de ratas y de los músculos cuádriceps femoris humanos bajo diversas condiciones fisiológicas. Para cada condición probada, se identificaron valores de parámetros usando la respuesta de fuerza a uno o dos trenes de estimulación. El modelo parametrizado se utilizó luego para predecir fuerzas en respuesta a otros patrones de estimulación. Las fuerzas predichas coincidieron estrechamente con las fuerzas medidas. El modelo no fue sensible a las estimaciones iniciales de parámetros, demostrando la unicidad de la solución. Al predecir la fuerza que se desarrolla en respuesta a un patrón arbitrario de estimulación, visualizamos que el presente modelo ayuda a identificar patrones de estimulación óptimos para la activación del músculo esquelético durante la estimulación eléctrica funcional.