Comparación de la normalización lineal de la escala de tiempos con el registro funcional continuo en movimientos cíclicos del cuello

Abstract

[ES] La normalización de la escala de tiempos es un paso necesario para aplicar las técnicas de análisis de datos funcionales al estudio de los movimientos humanos. La técnica estándar es la normalización lineal que, a pesar de su sencillez, puede ser ineficaz para reducir la variabilidad en la duración de los eventos [1]. Una alternativa es el registro continuo que supone ajustar de forma no lineal la escala de tiempos [2]. En este caso, la información temporal se mantiene en las funciones warping, que relacionan el tiempo modificado frente al promedio. No obstante, este procedimiento es complejo y computacionalmente costoso. Además, se ha señalado que en movimientos cíclicos como el de masticación apenas hay diferencias entre métodos [3]. En este trabajo se comparan ambos métodos en el caso del movimiento cíclico de flexo-extensión del cuello, analizando las funciones ángulo y velocidad angular. A partir de una base de datos con 437 ciclos completos extensión-flexión de cuello, se han aplicado ambos tipos de normalización de la escala temporal. Se han analizado las diferencias en las curvas medias y las desviaciones típicas funcionales, cuyos valores medios e intervalos de confianza se han establecido mediante un proceso de bootstrapping. Los resultados muestran que apenas hay diferencias en las curvas medias obtenidas por ambos procedimientos, aunque sí en las desviaciones típicas funcionales, que son algo menores en el caso del registro no lineal. Por otra parte, los resultados obtenidos con el registro no lineal son diferentes cuando se usan las curvas de posición o las de velocidad como referencia para el reescalado. Estos resultados sugieren que el registro no lineal, aunque puede ser útil para el análisis de señales no periódicas o donde no haya que analizar a la vez funciones y sus derivadas, no ofrece ventajas importantes frente a la normalización lineal en el caso de los movimientos cíclicos.

[EN] The time scale normalization is a necessary step in the analysis of human movements. The standard technique is linear normalization that may be ineffective in reducing the variability in the duration of events. An alternative is the registration of functions that involves adjusting the time scale in a nonlinear way, a complex and computationally expensive procedure. In this work, both methods are compared for the cyclic movement of flexionextension of the neck. From a database with 437 complete cycles, we have analyzed the differences in mean curves and functional standard deviations, whose mean values and confidence intervals have been established through a bootstrapping process. The results show small, although significant, differences in the average curves obtained, with a greater amplitude in the angles and velocities. The functional standard deviations are somewhat lower when registration is used. These results suggest that the continuous registration, although it may be useful for the analysis of non-periodic signals, offers no significant advantages over linear normalization in the case of cyclic movements.