В период активации мотонейрона вследствие электрохимического взаимодействия возникает потенциал действия мышечного волокна, который стимулирует мембрану мышечной клетки. В ответ на стимуляцию происходят изменения в концентрации ионов, продуцирующие электрические изменения в полярности мембраны. Они в конечном итоге записываются электродами.
Активация поверностных мышц может быть измерена поверхностными электродами, в то время как измерения показателей более глубоких мышц требуют внедрения электродов инвазивного типа.
Поверхностная ЭМГ-запись представляет собой алгебраическую сумму нескольких моторных единиц (мотонейроны, а также иннервируемые ими мышечные волокна). В целях повышения генерации мышечной силы моторные единицы активируются с большей частотой, и в этом участвуют дополнительные моторные единицы, что в обоих случаях приводит к повышению амплитуды ЭМГ.
Можно сделать вывод, что повышение амплитуды ЭМГ означает аналогичное повышение мышечной силы. Но это не совсем верно. На величину записываемого ЭМГ-сигнала влияет множество факторов, включая геометрию электрода, его расположение, тип мышечных волокон (например, медленно и быстро сокращающиеся), подкожный жир и условия обработки (фильтрация) ЭМГ-сигнала.
Индивидуальная мышечная сила человека редко измеряется в лаборатории. Напротив, внешний момент силы или сила обычно измеряется динамометром или силомером. Есть несколько характеристик мышц, которые связаны с мышечной силой и в итоге с внешним вращающим моментом/силой. Множество мышц вносит свой вклад в согласованное действие сустава.
С математической точки зрения, число сочетаний бесконечно, учитывая действие как мышц-агонис- тов, так и антагонистов, и их сумма дает в результате вращение сустава. В компьютерном моделировании и исследованиях по моделированию в целях оценки вклада мышечной силы в движение применяются методики оптимизации.
В дополнение к кинематическим, кинетическим и ЭМГ-данным, полученным экспериментальным путем, в качестве входных данных в этих моделях зачастую применяются оценки физиологической кросс-секционной области, пеннационно- го угла мышечного волокна, взаимосвязи между длиной и трением, силой и скоростью и длиной вставки мышцы.
С учетом множества факторов, оказывающих влияние как на ЭМГ-сигнал, так и на измеряемые внешний момент силы/силу, важно понимать ограничения в использовании ЭМГ в качестве инструмента исследования. Нереальным представляется простой перерасчет ЭМГ-амплитуды в мышечную силу.