Análisis de sinergias musculares en agarres de mano mediante HD-EMG

• Chillón, Fernando ^[1] ; Bernat, Lluís ^[1] ; Romero, Cristina ^[1] ; Martínez Pérez, Raquel ^[1] ; Úbeda, Andrés ^[1]
  1. [1] Universitat d'Alacant

     Universitat d'Alacant

     Alicante, España

     
• Localización: Jornadas de Automática, ISSN-e 3045-4093, Nº. 47, 2026
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Analysis of muscle synergies in hand grasping through HD-EMG
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• Resumen
  • español

    Las sinergias musculares describen cómo el sistema nervioso central coordina grupos musculares mediante patrones de activación comunes. Este trabajo analiza la extracción de estas sinergias a partir de señales de electromiografía de alta densidad (HD-EMG) registradas durante tareas funcionales de apertura y cierre de mano. Las señales se adquirieron con 128 canales sobre los compartimentos flexores y extensores del antebrazo  y se aplicó Factorización Matricial No-Negativa (del inglés, NMF) para extraer patrones espaciales y temporales, evaluando la reconstrucción de las sinergias mediante la Variance Accounted For (VAF). Espacialmente, las sinergias se alinearon entre sujetos con similitud coseno y el algoritmo húngaro para estudiar su reproducibilidad. Dos sinergias reconstruyeron la actividad muscular con un VAF superior al 97\%, diferenciando un patrón flexor estable y uno extensor más variable. Las activaciones temporales se correspondieron con las fases biomecánicas de la prensión. Los resultados muestran el potencial del HD-EMG con NMF para estudiar la organización neuromuscular, con aplicaciones en rehabilitación e interfaces mioeléctricas.

  • English

    Muscle synergies describe how the central nervous system coordinates groups of muscles through common activation patterns, reducing the dimensionality of motor control. This work analyzes their extraction from 128-channel high-density electromyography (HD-EMG) recorded over the forearm during hand opening and closing tasks, using Non-Negative Matrix Factorization (NMF). Two synergies reconstructed muscle activity with a Variance Accounted For (VAF) above 97 %. The first, flexor-dominated, showed high inter-subject stability and was associated with grip generation and maintenance; the second, extensor, exhibited greater variability, consistent with individual strategies for stabilization and fine control during opening. Both activated in agreement with the biomechanical phases of grasping. This low-dimensional organization suggests applications as a biomarker of motor coordination in rehabilitation and as a reduced control space for more robust myoelectric interfaces.