DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-44239-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41844995
تاريخ النشر: 2026-03-17
المؤلف: Alice Bourdon وآخرون
الموضوع الرئيسي: تحكم المحركات والتكيف
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة الاستقرار الديناميكي للأفراد الذين يعانون من السمنة مقارنة بأولئك الذين يتمتعون بوزن طبيعي من خلال مهام التزامن السمعي الحركي، مع التركيز بشكل خاص على تأثير التحولات المفاجئة في المرحلة أثناء المشي وأثناء النقر بالأصابع. قام الباحثون بتقييم قدرة المشاركين على مزامنة حركاتهم مع الإشارات السمعية من خلال قياس المرحلة النسبية بين الحركة والإيقاع، والتي تشير إلى الفجوة الزمنية بين الإشارة السمعية والاستجابة الحركية. تم قياس العودة إلى مرحلة نسبية مستقرة بعد الاضطراب باستخدام معامل الانحلال، الذي يعمل كمؤشر على الاستقرار الديناميكي. كشفت النتائج أن الأفراد الذين يعانون من السمنة واجهوا تحديات أكبر في إعادة مزامنة حركاتهم أثناء مهام المشي، مما يشير إلى أن كتلة الجسم تؤثر بشكل كبير على التحكم الحركي في الحركات الكاملة للجسم، بينما لم تُلاحظ مثل هذه الصعوبات أثناء النقر بالأصابع.
شملت الدراسة 47 مشاركًا، مع 23 فردًا في مجموعة السمنة (متوسط العمر 47 عامًا، الوزن 103 كجم، مؤشر كتلة الجسم 36.8 كجم/م²) و24 في مجموعة التحكم (متوسط العمر 40 عامًا، الوزن 66.8 كجم، مؤشر كتلة الجسم 22.0 كجم/م²). تم استبعاد بيانات 11 مشاركًا بسبب مشاكل الجودة. تؤكد هذه النتائج على أهمية مراعاة الخصائص الحركية المتغيرة في استراتيجيات إعادة التأهيل والتدخل للأفراد الذين يعانون من السمنة، لا سيما في الأنشطة التي تشمل حركة الجسم بالكامل.
مقدمة
تُعرف السمنة بأنها حالة صحية متعددة العوامل تتميز بتراكم مفرط للدهون في الجسم، مما يشكل مخاطر صحية كبيرة. في البالغين، يُستخدم مؤشر كتلة الجسم (BMI) كأداة تصنيف قياسية، حيث يشير مؤشر كتلة الجسم الذي يزيد عن 29.9 كجم/م² إلى السمنة، بينما يتم تصنيف مؤشر كتلة الجسم بين 18.5 و24.9 كجم/م² كوزن طبيعي. يحدث توزيع الدهون في الجسم لدى الأفراد الذين يعانون من السمنة بشكل رئيسي في قسمين: الدهون تحت الجلد والدهون الحشوية، والتي تسهم في تغييرات شكلية متنوعة مرتبطة بالحالة.
طرق البحث
في تصميم التجربة، شارك المشاركون في مهمتين: المشي والنقر بالأصابع، مع عشوائية ترتيب المهام لتخفيف آثار التعلم أو الاستمرارية. بدأت مهمة المشي بمشي صامت لمدة 3 دقائق لتحديد إيقاع المشي الطبيعي لكل مشارك، والذي تم قياسه بالخطوات في الدقيقة. تم استخدام هذا الإيقاع الأساسي لاحقًا لمعايرة إيقاع المترونوم لمهمة التزامن، مما يضمن توافق الإشارة السمعية مع وتيرة المشي المفضلة للمشارك.
مشى المشاركون على مسار دائري، يبلغ قطره حوالي 8 أمتار، تم تمييزه بمخاريط لتسهيل الحركة المستمرة وتقليل التغيرات الاتجاهية المفاجئة. تم توجيههم للمشي بسرعة نشطة، محاكاة حركة هادفة نحو وجهة. بعد مرحلة المعايرة، أكمل المشاركون تجربتين للمشي بتوجيه المترونوم، كل منهما تستمر لمدة 300 ثانية، حيث قاموا بمزامنة خطواتهم مع المترونوم السمعي.
النتائج
تم تحليل نتائج الدراسة حول التزامن القائم على الحركة باستخدام تحليل التباين المختلط ذو الاتجاهين، مع التركيز على مهام النقر والمشي، والتي تشارك عمليات حركية وعصبية فسيولوجية متميزة. بالنسبة لمهمة المشي، لوحظت اختلافات كبيرة في أداء التزامن بين مجموعتي السمنة والوزن الطبيعي، مع تأثير رئيسي للمجموعة، $F(1, 45) = 6.89$، $p = .012$. ومع ذلك، لم يتم العثور على تأثيرات كبيرة للشرط أو التفاعل بين الشرط والمجموعة، مع $F(1, 45) = 0.10$، $p = .748$ و$F(1, 45) = 0.21$، $p = .647$، على التوالي.
على النقيض، لم تكشف مهمة النقر عن أي تأثيرات رئيسية كبيرة لأي من المجموعة أو الشرط، مع $F(1, 45) = 0.08$، $p = .781$ للمجموعة، و$F(1, 45) = 3.82$، $p = .057$ للشرط. كان التفاعل بين الشرط والمجموعة أيضًا غير ذي دلالة، $F(1, 45) = 0.02$، $p = .879$. تشير هذه النتائج إلى أنه بينما توجد اختلافات بين المجموعات في أداء التزامن في مهام المشي، لا تظهر مهام النقر نفس التباين بناءً على المجموعة أو الشرط.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على التحديات البيوميكانيكية والحركية الحسية التي يواجهها الأفراد الذين يعانون من السمنة أثناء مهام المشي والحركة. يؤكد على أن زيادة كتلة الجسم تؤدي إلى زيادة القوى الضاغطة على المفاصل، وخاصة الركبة، مما يمكن أن يعيق الحركة والقدرة على التكيف بشكل كبير. تشير الدراسة إلى نموذج البندول المقلوب للمشي، مشيرة إلى أنه بينما يبسط هذا النموذج ميكانيكا المشي، فإنه يفشل في حساب التعقيدات التي تطرأ بسبب زيادة كتلة الجسم وتغير كينماتيكا الحركة. يظهر الأفراد الذين يعانون من السمنة فترات وقوف ودعم مزدوج أطول أثناء المشي، مما قد يعكس استراتيجيات تعويضية للحفاظ على التوازن والاستقرار.
علاوة على ذلك، تستكشف الورقة مفهوم التزامن الحركي الحسي، خاصة كيف يمكن أن يواجه الأفراد الذين يعانون من السمنة صعوبات في محاذاة حركاتهم مع المحفزات الإيقاعية الخارجية. تشير نتائج الدراسة إلى أنه بينما يبقى الأداء في مهمة حركية دقيقة مثل النقر بالأصابع قابلاً للمقارنة بين الأفراد الذين يعانون من السمنة وأولئك الذين يتمتعون بوزن طبيعي، تظهر اختلافات كبيرة في المهام الديناميكية مثل المشي. على وجه الخصوص، يظهر الأفراد الذين يعانون من السمنة تعافيًا أبطأ إلى التزامن بعد الاضطرابات، مما يشير إلى أن عدم الكفاءة البيوميكانيكية وتغير التحكم العصبي العضلي تسهم في هذه العيوب. يقترح المؤلفون أن التدخلات المستهدفة، بما في ذلك التدريب القائم على الإيقاع والتقنيات القابلة للارتداء، يمكن أن تعزز المشي والتنسيق في هذه الفئة، مما يحسن في النهاية الاستقلال الوظيفي وجودة الحياة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-44239-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41844995
Publication Date: 2026-03-17
Author(s): Alice Bourdon et al.
Primary Topic: Motor Control and Adaptation
Overview
This study investigates the dynamic stability of individuals with obesity compared to those of normal weight through audiomotor synchronization tasks, specifically focusing on the impact of sudden phase shifts while walking and during finger tapping. The researchers assessed participants’ ability to synchronize their movements with auditory cues by measuring the beat-movement relative phase, which indicates the temporal discrepancy between the auditory signal and motor response. The return to a stable relative phase post-perturbation was quantified using a decay coefficient, serving as an index of dynamic stability. Findings revealed that individuals with obesity exhibited greater challenges in resynchronizing their movements during walking tasks, suggesting that body mass significantly influences motor control in whole-body movements, while no such difficulties were observed during finger tapping.
The study included 47 participants, with 23 individuals in the obese group (average age 47 years, weight 103 kg, BMI 36.8 kg/m²) and 24 in the control group (average age 40 years, weight 66.8 kg, BMI 22.0 kg/m²). Data from 11 participants were excluded due to quality issues. These results underscore the importance of considering altered inertial properties in rehabilitation and intervention strategies for individuals with obesity, particularly in activities that involve whole-body movement.
Introduction
Obesity is identified as a multifactorial health condition characterized by an excessive accumulation of body fat, which poses significant health risks. In adults, the Body Mass Index (BMI) serves as a standard classification tool, with a BMI greater than 29.9 kg/m² indicating obesity, while a BMI between 18.5 and 24.9 kg/m² is classified as normal weight. The distribution of body fat in individuals with obesity occurs mainly in two compartments: subcutaneous and visceral fat, which contribute to various morphological changes associated with the condition.
Methods
In the experimental design, participants engaged in two tasks: walking and finger tapping, with the order of tasks randomized to mitigate learning or carry-over effects. The walking task commenced with a 3-minute silent walk to establish each participant’s natural walking cadence, measured in steps per minute. This baseline cadence was subsequently used to calibrate the metronome tempo for a synchronization task, ensuring that the auditory cue aligned with the participant’s preferred walking pace.
Participants walked on a circular path, approximately 8 meters in diameter, marked by cones to facilitate continuous movement and reduce abrupt directional changes. They were instructed to walk at an active pace, simulating purposeful movement towards a destination. Following the calibration phase, participants completed two metronome-guided walking trials, each lasting 300 seconds, during which they synchronized their steps with the auditory metronome.
Results
The results of the study on movement-based synchronization were analyzed using a two-way mixed-factors ANOVA, focusing on tapping and gait tasks, which engage distinct motor and neurophysiological processes. For the gait task, significant differences in synchronization performance were observed between obese and normal-weight groups, with a main effect of group, $F(1, 45) = 6.89$, $p = .012$. However, no significant effects were found for the condition or the interaction between condition and group, with $F(1, 45) = 0.10$, $p = .748$ and $F(1, 45) = 0.21$, $p = .647$, respectively.
In contrast, the tapping task did not reveal any significant main effects for either group or condition, with $F(1, 45) = 0.08$, $p = .781$ for group, and $F(1, 45) = 3.82$, $p = .057$ for condition. The interaction between condition and group was also non-significant, $F(1, 45) = 0.02$, $p = .879$. These findings suggest that while group differences in synchronization performance exist in gait tasks, tapping tasks do not exhibit the same variability based on group or condition.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the biomechanical and sensorimotor challenges faced by individuals with obesity during gait and motor tasks. It emphasizes that increased body mass leads to greater compressive forces on joints, particularly the knee, which can significantly impair mobility and adaptability. The study references the inverted pendulum model of walking, noting that while this model simplifies the mechanics of gait, it fails to account for the complexities introduced by increased body mass and altered movement kinematics. Individuals with obesity exhibit longer stance and double support phases during walking, which may reflect compensatory strategies for maintaining balance and stability.
Furthermore, the paper explores the concept of sensorimotor synchronization, particularly how individuals with obesity may experience impairments in aligning their movements with external rhythmic stimuli. The study’s findings indicate that while performance in a fine motor task like finger tapping remains comparable between obese and normal-weight individuals, significant differences emerge in dynamic tasks such as walking. Specifically, individuals with obesity show slower recovery to synchronization following perturbations, suggesting that biomechanical inefficiencies and altered neuromuscular control contribute to these deficits. The authors propose that targeted interventions, including rhythm-based training and wearable technologies, could enhance gait and coordination in this population, ultimately improving functional independence and quality of life.