脑卒中具有高发病率,高致残率的特点,中国每年有超过200万新增卒中患者,其中约有六成受到运动功能障碍的困扰。卒中患者的运动康复是帮助其恢复生活自理能力,减轻家庭经济负担,恢复回归社会信心的有效方式。本研究的目的是评估卒中患者在运动任务所处的环境发生变化时,上肢运动控制策略如何变化。主要工作包括开发一套运动环境不确定性变化的研究平台,以及一套运动任务力学载荷变化的研究平台,并通过临床实验验证了该评定方式的安全性和可行性。脑卒中引起的感觉运动障碍可能会使患者在有风险环境中不能获得最佳运动表现,在这种情况下可能出现运动学习失败以阻碍康复效果,因此对脑卒中患者进行风险感知能力的评定和量化是非常重要的。有研究表明,人类会根据环境的不确定性不断调整其运动行为,而目前临床上使用的运动功能评定均为短时间运动,该类运动的持续时间太短无法充分利用人类的反馈机制。我们设计了一个评估风险感知能力的实验范式和实验平台,将一个虚拟的高斯噪声叠加在受试者的运动效果上。并通过改变高斯噪声的方差,测试受试者风险感知以及对抗环境不确定性的能力。我们的研究结果表明,卒中患者并不能像健康受试者一样随着高斯扰动水平的增加调整其表现,这为卒中患者的风险感知能力和对抗环境不确定性能力提供了一种量化评定方法。人类通过对肌肉的协调控制来应对环境的不确定性,其中一项具体体现,就是骨骼肌的肌群协同(Muscle Synergy)模式会因任务、环境和个体的不同变化。依据这一理论,我们搭建了一个运动中的肌群协同实验平台,探究卒中患者在不同载荷和不同运动情况下,肩肘关节协同运动中,位移、速度等运动学指标和肌肉电信号等电生理学指标与健康受试者的差异。我们使用了肌肉协同效应等分析方法,临床实验结果表明,卒中患者的位移发散程度,运动时长,肌电发放情况和肌群协同相似度等指标都与健康受试者有明显差异,可以基于这些指标来刻画卒中患者的运动异常程度。通常认为肌群协同效应中协同向量相似度是难以被改变的,而我们通过改变患者的运动载荷可以影响到协同向量相似度,这意味着我们可能在协同向量相似度和运动载荷之间建立了一种调制关系。综上,本文提出了通过分析脑卒中患者上肢运动的多模态指标进行康复效果评定的观点,并搭建了两套实验平台验证了其可行性和有效性,使用肌肉协同效应理论等方法对健康受试者和卒中患者的差异性进行分析,为临床运动康复效果的评定提供了新思路。