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本研究提出了一种具有生理学细节的小鼠前肢远端生物力学模型，该模型整合了内在肌、肌腱走行以及手指水平的骨骼解剖结构，而现有肌肉骨骼模型通常对这些特征进行了简化或忽略。通过高分辨率解剖重建与计算建模，我们构建了能够模拟复杂前肢运动的腕部与手指生理学表征模型。该模型可模拟抓握相关任务中的前肢远端协调运动以及手指水平的肌肉活动。我们针对多项任务进行了模拟，包括抓握、伴随旋后的抓握、腕关节屈曲以及第一指屈曲；由于抓握任务同时整合了内在肌和外在肌的作用，分析重点集中于该任务。模型性能通过以下方式进行评估：比较由力矩驱动的参考运动与由肌肉驱动的模拟运动中的标记点轨迹，进行时间置乱对照，以及比较实验记录的肌电图（EMG）活动与模型预测的肌肉激活时程。该模型成功再现了前肢远端的协调运动学特征，显示出力矩驱动与肌肉驱动模拟方法之间的高度一致性，并生成了在生理学上合理的肌肉激活模式，这些模式与抓握相关运动过程中实验观察到的肌电图活动相一致。这些发现表明，该模型可作为研究小鼠精细运动控制、神经肌肉协调及运动相关损伤的框架，同时也为未来探究神经系统疾病及其潜在生物力学机制奠定了基础。
用于精细运动控制模拟的小鼠前臂远端生理学详细生物力学模型 | bioRxiv
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**用于精细运动控制模拟的小鼠前臂远端生理学详细生物力学模型**
查看 ORCID 主页 Nicolas Lindo Sandoval ， 查看 ORCID 主页 Jesse I Gilmer ， 查看 ORCID 主页 Mazen Al Borno ， Angie Geraldin Cuenu Velasco ， Daniel Huber
doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.14.751232
Nicolas Lindo Sandoval 1 丹佛科罗拉多大学； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Nicolas Lindo Sandoval 的 ORCID 记录
Jesse I Gilmer 3 科罗拉多大学安舒茨医学分校； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Jesse I Gilmer 的 ORCID 记录
Mazen Al Borno 4 纽约市立大学皇后学院； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Mazen Al Borno 的 ORCID 记录
通讯作者： mazen.alborno{at}ucdenver.edu
Angie Geraldin Cuenu Velasco 5 日内瓦大学 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Daniel Huber 5 日内瓦大学 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
**摘要**
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**摘要**
本研究提出了一个具有生理学详细特征的小鼠前臂远端生物力学模型，该模型纳入了内在肌、肌腱走行以及指骨层面的骨骼解剖结构，而这些特征在现有肌肉骨骼模型中通常被简化或省略。通过高分辨率解剖重建与计算建模，我们构建了一个能够模拟复杂前肢运动的腕部与手指生理学表征模型。该模型可模拟前臂远端的协调运动以及与抓握相关任务中的指层面肌肉行为。研究针对多项任务开展了模拟，包括抓握、伴随旋后的抓握、腕屈以及第一指屈曲；鉴于抓握任务同时整合了内在肌与外在肌的作用，分析重点集中于该任务。模型性能通过以下方式进行评估：比较由力矩驱动的参考运动与肌肉驱动模拟所得的标记点轨迹；开展时间置乱对照；以及比较实验记录的肌电图（EMG）活动与模型预测的肌肉兴奋模式。结果表明，该模型能够成功再现前臂远端的协调运动学特征，在力矩驱动与肌肉驱动模拟方法之间表现出高度一致性，并生成了具有生理学合理性的肌肉兴奋模式，这些模式与抓握相关运动过程中实验观测到的肌电图活动相一致。本研究建立了一个用于研究小鼠精细运动控制、神经肌肉协调及运动相关功能障碍的模型框架，同时为进一步探究神经系统疾病及其潜在生物力学机制奠定了基础。
**利益冲突声明**
**脚注**
https://simtk.org/projects/mousehand
**资助者信息声明**
美国国立卫生研究院（NIH）国家药物滥用研究所（NIDA） ，R01DA060790
**版权**
本预印本的。
本预印本依据 CC-BY 4.0 国际许可协议 提供。
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发布于 2026 年 9 月 21 日。
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Nicolas Lindo Sandoval ， Jesse I Gilmer ， Mazen Al Borno ， Angie Geraldin Cuenu Velasco ， Daniel Huber
bioRxiv 2026.09.14.751232； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.14.751232
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**用于精细运动控制模拟的小鼠前臂远端生理学详细生物力学模型**
Nicolas Lindo Sandoval ， Jesse I Gilmer ， Mazen Al Borno ， Angie Geraldin Cuenu Velasco ， Daniel Huber
bioRxiv 2026.09.14.751232； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.14.751232
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.14.751232v1?rss=1
🏷️ 小鼠前肢生物力学 精细运动控制 肌肉骨骼建模 神经肌肉协调 肌电图模拟