Déterminer si un rétablissement de l'équilibre est possible ou si une chute est inévitable pour deux perturbations posturales : le relâchement d'une inclinaison et la translation de surface

Abstract

La grande variété de perturbations posturales utilisées dans les études expérimentales rend les comparaisons entre les études et les généralisations sur les capacités à rétablir l'équilibre difficile. En effet, seulement trois études ont tenté de comparer expérimentalement les résultats de différentes perturbations posturales et semblent démontrer que les relâchements d’inclinaison, tirages à la taille et translations de surface sont suffisamment similaires qu’elles peuvent être comparées. De plus, les expériences sur le rétablissement de l’équilibre prennent du temps, sont coûteuses et potentiellement dangereuses, et peuvent être très exigeantes et fatigantes pour les personnes âgées frêles. Il serait donc utile d’utiliser un modèle plutôt qu’une expérience pour prédire théoriquement si une perturbation posturale donnée entraînera une chute inévitable ou si un rétablissement de l'équilibre sera possible pour un participant donné. Ceci semblait possible considérant que des modèles de pendules inversés ont été utilisés avec succès pour modéliser des inclinaisons, tirages, translations et trébuchements. Pour poursuivre les travaux sur la méthode adimensionnelle de ligne de perturbation limite, nous avons déterminé l'angle maximum d’inclinaison initiale vers l’avant et la vitesse maximum de translation de surface vers l’arrière desquels 12 jeunes adultes pouvaient être soudainement relâchés ou tirés, respectivement, et tout de même rétablir leur équilibre en utilisant un seul pas. Aux angles d’inclinaison ou vitesses de translations maximum, les deux perturbations posturales n’avaient pas d’effet significatif sur l'initiation de la réponse, mais affectaient la plupart des variables d’exécution et de géométrie de la réponse. Néanmoins, les positions et vitesses angulaires à la fin du temps de réaction pour ces essais à la limite du rétablissement de l'équilibre formaient une ligne de perturbation limite qui était très similaire à celle obtenue précédemment. De plus, la ligne de perturbation limite était très efficace pour séparer les chutes (97%) des rétablissements (96%), quelle que soit la perturbation posturale. Nous avons ensuite utilisé un modèle en deux dimensions de pendule inversé à barre mince monté sur une palette glissante bougeant horizontalement pour simuler la position et la vitesse angulaire de jeunes adultes durant le temps de réaction pour les inclinaisons et translations de l’étude expérimentale ci-dessus. La majorité des erreurs moyennes quadratiques et erreurs au temps de réaction entre les positions et vitesses angulaires expérimentales et théoriques étaient respectivement de moins de 2% et 4%. Plus important encore, les positions et vitesses angulaires théoriques à la fin du temps de réaction pour les essais aux angles d’inclinaison et vitesses de translation maximum formaient une ligne de perturbation limite séparant les chutes des rétablissements qui était très similaire à celle obtenue dans l’étude expérimentale. La méthode adimensionnelle de ligne de perturbation limite a donc maintenant été établie expérimentalement pour les relâchements d’inclinaison, relâchements d’inclinaison avec tirages à la taille, tirages à la taille en marchant et translations de surface, fournissant ainsi des preuves additionnelles que le choix de la perturbation posturale n’affecte pas la limite du rétablissement de l'équilibre. Ceci devrait donc aider les chercheurs à faire des conclusions plus rapides et plus générales sur les capacités à rétablir l’équilibre.