Method Article

الإعداد متعدد الوظائف لدراسة التحكم في المحركات الإنسان عن طريق تحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة، الكهربائي، التقاط متحرك، والواقع الافتراضي

DOI:

10.3791/52906

⸱

September 3rd, 2015

 ,  ,  , 
1Department of Human Performance and Applied Exercise Science, Division of Physical Therapy, West Virginia University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة ، وتخطيط كهربية العضل ، والتقاط الحركة ثلاثية الأبعاد هي تقنيات غير جراحية شائعة الاستخدام للتحقيق في الوظيفة العصبية العضلية لدى البشر. في هذه الورقة ، نصف بروتوكولا يقوم بأخذ عينات متزامنة من البيانات التي تم إنشاؤها بواسطة جميع هذه الأدوات الثلاث جنبا إلى جنب مع الإضافة الفريدة لعرض تحفيز الواقع الافتراضي والتغذية الراجعة.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ويتم إنجاز دراسة السيطرة العصبية والعضلية الحركة في البشر مع العديد من التكنولوجيات. طرق غير الغازية للتحقيق وظيفة العصبية والعضلية وتشمل التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة، الكهربائي، والتقاط الحركة ثلاثية الأبعاد. ظهور حلول الواقع الافتراضي متوفرة بسهولة وفعالة من حيث التكلفة وسعت قدرات الباحثين في إعادة البيئات والحركات "العالم الحقيقي" في إعداد المختبر. وتحليل حركة الطبيعي حشد ليس فقط فهم أكبر من التحكم في المحركات في الاشخاص الاصحاء، ولكن أيضا يسمح تصميم التجارب والاستراتيجيات التي تستهدف إعادة تأهيل الإعاقات الحركية محددة (مثل السكتة الدماغية). والجمع بين استخدام هذه الأدوات يؤدي إلى فهم أعمق بشكل متزايد من الآليات العصبية من التحكم في المحركات. وهناك مطلب أساسي عند الجمع بين هذه الأنظمة الحصول على البيانات والمراسلات الزمنية الجميلة بين مختلف تيارات البيانات. تييصف بروتوكول له اتصال نظام متعدد الوظائف الشاملة، intersystem الإشارات، والتزامن الزمني للبيانات المسجلة. ويتم إنجاز تزامن النظم المكونة أساسا من خلال استخدام دائرة للتخصيص، أدلى بسهولة مع عناصر من الجرف والالكترونيات الحد الأدنى من المهارات التجمع.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الواقع الافتراضي (VR) سرعان ما أصبحت أداة بحث للوصول للاستخدام في عدد من المجالات، بما في ذلك دراسة حركة الإنسان. واستفادت الدراسة من حركة الأطراف العليا وخاصة من خلال دمج VR. الواقع الافتراضي يسمح التخصيص السريع من المعلمات التجريبية تهدف إلى تحقيق ميزات محددة الحركية والدينامية للسيطرة حركة الذراع. هذه المعايير يمكن تعديلها بشكل فردي لكل موضوع. على سبيل المثال، مواقع أهداف افتراضية يمكن زيادتها لضمان مطابقة الموقف الذراع الأولي في المواضيع. الواقع الافتراضي كما يسمح للتلاعب من ردود الفعل البصري خلال التجارب، وهو أداة لا تقدر بثمن في مجال البحوث visuomotor 1-5.

فإن استخدام بيئات VR واقعية مع أدوات النشاط الحيوي أخرى تسمح أيضا سيناريوهات الحركة الطبيعية التي لاختبار أنماط الحركة. هذا الترتيب هو أن تصبح ذات قيمة متزايدة لدراسة وممارسة إعادة التأهيل بعد الأمراض والإصابات 6،7. سوف تحاكي الحركات والبيئات الطبيعية (مثل أداء الحركات في المطبخ الظاهري) في عملية إعداد سريرية تمكين أخصائيي إعادة التأهيل لوصف أكثر دقة ضعف الفرد في سياق العالم الحقيقي. سوف الأوصاف ضعف فردية عالية تسمح لاستراتيجيات علاجية أكثر تركيزا، قد يؤدي إلى زيادة فعالية وتقليل مدة إعادة التأهيل.

الجمع بين VR مع أدوات أخرى مثل التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS)، العضلات السطحية (EMG)، وكامل الجسم التقاط الحركة، ويخلق منصة قوية للغاية ومرنة لدراسة السيطرة العصبية والعضلية الحركة في البشر. التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة هو أسلوب غير الغازية قوية لقياس استثارة والنزاهة الوظيفية تنازلي مسارات السيارات (مثل السبيل القشري) من خلال رد و EMGوفاق مثل محرك أثار إمكانات (البرلمان الأوروبي) 8. وتمكن الأنظمة التقاط الحركة ثلاثية الأبعاد الحديثة الباحثين لدراسة النشاط العصبي العضلي معا مع ما يترتب على الكينماتيكا حركة وديناميكية. هذا يسمح خلق نماذج مفصلة للغاية من نظام العضلات والعظام فضلا عن اختبار الفرضيات حول بنية ووظيفة من وحدات تحكم العصبية. وهذه الدراسات توسيع المعرفة العلمية لدينا من النظام الحسي البشري وتؤدي إلى تحسينات في علاج العضلات والعظام والاضطرابات العصبية.

ومع ذلك، مشكلة رئيسية واحدة مع أنظمة متعددة الوظائف هي تزامن تيارات البيانات المسجلة على حدة (على سبيل المثال التقاط الحركة، EMG، وما إلى ذلك). والهدف من هذا البروتوكول هو لوصف ترتيب تعميم نظم المشتركة المتاحة تجاريا لتسجيل وقت واحد قياسات النشاط الحيوي والفسيولوجية أثناء الحركة. باحثون آخرون باستخدام معدات منقد يكون مختلف الصانعين لتغيير عناصر هذا البروتوكول لتناسب احتياجاتهم الخاصة. ومع ذلك، ينبغي أن تكون المبادئ العامة من هذا البروتوكول تزال سارية.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

جميع المشاركين المشاركة في التجارب الخضوع لإجراءات الموافقة المسبقة التي وافقت عليها جامعة جنة المراجعة المؤسساتية ولاية فرجينيا الغربية (IRB).

1. عموما خصائص النظام والتصميم والتجريبية العمل العام

ملاحظة: يتكون الإعداد الكامل للمكونات الرئيسية التالية: معدات EMG والرقمية اقتناء (دق) المعدات المرتبطة بها. نظام التقاط الحركة (يتضمن هذا البروتوكول نظام LED النشطة). وحدة TMS مع لفائف الرقم من بين ثمانية والمعدات توطين التجسيمي. سماعة VR والكمبيوتر والبرامج المرتبطة بها؛ وعرف تزامن الدائرة. ويبين الشكل 1 تخطيطي الربط بين مكونات البروتوكول.

  1. اتصال من مكونات النظام
    1. ربط EMG قبل مكبر للصوت مكبر للصوت الرئيسي.
    2. ربط الانتاج من مكبر للصوت EMG إلى دق تسجيل كتلة معدات الإدخال باستخدام BNC أو تربط. مماثلستعقد.
    3. ربط دق معدات التسجيل للكمبيوتر مخصص التي سيتم تنفيذ برنامج نصي الحصول على البيانات (ملف تكميلي).
    4. توصيل الكمبيوتر التحكم VR انتاج مواز إلى وحدة الدائرة المخصصة (انظر القسم التالي لمزيد من التفاصيل).
    5. اتصال التزامن والتقاط الحركة مما اثار المخرجات من الدوائر المخصصة لدق كتلة تسجيل جنبا إلى جنب مع وصلات إشارة EMG.
    6. تقسيم التقاط الحركة الزناد وتوصيله إلى "المدخلات التناظرية ابدأ" ميناء على المعدات EMG دق فضلا عن اتصال الزناد على جهاز الكمبيوتر الذي يتحكم أجهزة التقاط الحركة.
      ملاحظة: الفرق الزمني بين بدايات تيارات الحصول على البيانات منها عن المعدات وصفه (التقاط الحركة وEMG) يمكن أن تتراوح 160-190 ميللي ثانية. هذا الاختلاف الزمني دوافع تصميم الدوائر تزامن الموصوفة في هذا البروتوكول وعلى الأرجح سببه البرامج والأجهزة الاختلافات بين هذين النظامين.
      7. <لى> اتصال TMS تؤدي ميناء على حدة الدائرة مخصصة لBNC المدخلات الزناد على وحدة التحكم TMS.
  2. إنشاء شبكة الربط بين VR والتقاط الحركة أجهزة الكمبيوتر باستخدام البرامج المتوفرة من قبل البائع واتصالات الشبكة المادية.
  3. ربط VR سماعة الرأس إلى جهاز الكمبيوتر VR وضمان قابلية التشغيل مع أي مخطوطات / البرامج التي تعرض البيئات الافتراضية للمشاركين.

figure-protocol-1
الشكل 1: التوصيل من الإعداد بأكمله يصف هذا التصميم الربط العام بين عناصر من نظامنا. وصفت دائرة التزامن في أي مكان آخر في النص بمزيد من التفصيل. يتوافق التتبع الأزرق للإشارة إلى أن يبدأ كل من التقاط الحركة والبيانات والجداول EMG. هذا الحدث هو مصدر التأخير الزمني تصل إلى 190 مللي ثانية باستخدام معدات الموصوفة في هذا البروتوكول. يتوافق التتبع الأحمر إلى synchronizat بمبادرة VRالحدث أيون التي يتم تسجيلها بصورة متزامنة من قبل التقاط الحركة ونظم الإدارة البيئية، وبعد ذلك تستخدم لمحاذاة الزمنية للتيارات البيانات منها. يرجى النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

2. تفاصيل العامة للمنظومة التكامل والتزامن

ملاحظة: يتم إنجاز تزامن نظم الحصول على البيانات منفصلة في هذا البروتوكول (التقاط الحركة وEMG) من خلال استخدام إشارة الحدث التي هي مشتركة بين جميع تيارات تسجيل. باستخدام الحدث المشترك، كل من إشارات يمكن إعادة ترتيب زمنيا بعد جمع البيانات لتقليل الوقت الحقيقي التناقضات تسجيل (ما يزيد عن 190 مللي ثانية باستخدام المعدات في هذا البروتوكول). في هذا البروتوكول، في إشارة مشتركة تنبع من النظام VR كإشارة المنفذ المتوازي. يتم توجيه إشارة مشتركة للدائرة التي تسمح تزامن البيانات منفصلةتيارات من خلال التسجيل المباشر مع إشارات EMG وتحول في وقت واحد قبالة التقاط الحركة LED. يتم إنشاء الدائرة باستخدام الأدوات والتقنيات الأساسية لبناء المكونات الإلكترونية، على غرار الدوائر موضح في مكان آخر 9.

  1. تصميم وتخطيط، وبناء حلبة التزامن
    1. تحديد أي الآليات المستندة إلى TTL اثار التناظرية على وحدات التحكم المعدات (مثل TMS، التقاط الحركة) وتصبح مألوفة مع متطلبات اثار مثل الاتجاه TTL نبض (إيجابية / سلبية) والسعة. آليات التناظرية تسبب في كثير من الأحيان تمتلك "BNC" الموصلات المحورية المشتركة التي تجعل مكونات توصيل بسيطة.
    2. إضافة مبلغ إضافي LED لنظام التقاط الحركة لاستخدامها لمزامنة الإشارات؛ الطريق أسلاك LED من خلال دائرة التزامن (الشكل 3).
    3. تحديد معالم العنصر الكهربائي (أي المقاومة، والسعة) يحتاج إلى الطورن قبالة مزامنة LED لفترة محددة من الزمن. العثور على مقدار الوقت الذي يتم تشغيل الدائرة في المزامنة LED قبالة عن طريق المعادلة: ر = 1.1 * R1 * C1. ويقترح هذا الوقت أن يكون أقل من متوسط ​​مدة حركة التجريبية. على سبيل المثال، تجربة وصفها حاليا تتطلب المقاوم ومكثف في تصنيف واحد تقريبا megaohm ومكروفاراد واحدة، على التوالي.
    4. استخدام حام الحديد على الالتزام المكونات الكهربائية إلى "protoyping" المطبوعة أو "مشروع" لوحة الدوائر التالية التخطيطي هو مبين في الشكل (3) أرفق هذه الدائرة في البلاستيك المتاحة عموما "المشروع" مربع؛ فمن المرجح أن يكون ضروريا لحفر ثقوب في هذا المربع للموصلات BNC. يمكن بسهولة الدائرة يكون مدعوم من قبل 5 V قوة USB من جهاز كمبيوتر سطح المكتب. سيكون من الضروري لتفكيك كابل USB لعزل أسلاك الكهرباء والأرض. قد تكون هناك حاجة أيضا المكثفات الالتفافية لتنظيم الطاقة إلى 555رقاقة (لا يظهر في الشكل 3).
    5. تفقد لوحات الدوائر الالكترونية لأي الجسور لحام غير مقصودة بين المكونات الكهربائية. إذا وجدت، وإزالة لحام مع أداة الشفط أو الحرارة لحام وميكانيكيا إزالة اتصال سد.

figure-protocol-2
الشكل 2: مخطط المحاكمة ويحدد هذا مخطط الحوافز وإشارة الأحداث التي تحدث أثناء محاكمة التجريبية النموذجية التي تضم التحفيز TMS. وتظهر رموز المنفذ المتوازي التي تحدث في جميع أنحاء محاكمة في الرموز التخطيطي DB25 (الضوء الأزرق).

  1. تفاصيل تزامن
    1. باستخدام مخطط مماثل إلى الشكل 2، وتحديد متى يجب أن تسبب القطع الفردية من المعدات أثناء حركة التجريبية. على سبيل المثال، بعض المعدات قد يمكن تشغيلها بشكل فردي، في حين أن البعض الآخر قد يكون سببها في وقت واحد.
      2. في نقطة زمنية التي تتطلب تحريك أو الإنذار (على سبيل المثال الزرقاء رموز المنفذ المتوازي في الشكل 2)، تحديد أي إشارة المنافذ المتوازية خطوط الاستخدام ودمجها في نظام VR. يتم ذلك عن طريق إرسال القيم العددية إلى المنفذ المتوازي في الأوقات المحددة أثناء الحركات، كل سطر يمثل رقم ثنائي. لمزيد من التفاصيل حول موازية الإشارات على المنفذ، يرجى الرجوع إلى مناقشة.

figure-protocol-3
الرقم 3: دائرة التزامن يعرض هذا تخطيطي للتخطيط لدينا دائرة التزامن المخصصة. الإخراج الافتراضي من بوابة NAND هو حالة الجهد العالي. يتم إرسال هذا الإخراج الجهد لبوابة الترانزستور التي يتم من خلالها توجيه دارة LED متزامنة ل. هذه الحالة الافتراضية تجعل أغلقت الدائرة، الذي يحافظ على LED في حالة مضاءة. عند تلقي trigge المزامنةوانقلبت ص إشارة المنفذ المتوازي (تتبع الأحمر في الشكل)، وهي الحالة الداخلية للجهاز 555 تقديم الإخراج إلى حالة عالية، ويغلق الصمام (تتبع الأزرق). عندما يحدث هذا، والجهد على C1 (تتبع الأخضر) يتراكم على الجهد الذي يعيد الحالة الداخلية 555، تنشيط LED. كما يتم توجيه متزامنة المنفذ المتوازي إشارة الزناد مباشرة إلى موصل BNC أن يتم توصيله بمنفذ الزناد المدخلات TMS. ملاحظة: اتجاه هذا إشارة الزناد قد يكون من الضروري عكس (من الموجبة إلى سلبية مستمرة أو العكس بالعكس) اعتمادا على متطلبات محقق معدات معينة. إضافة ل"العاكس" رقاقة على هذا الإخراج الزناد من شأنه أن يسهل إنجاز هذه المهمة. الرجاء النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

3. الإجراءات التجريبية

  1. إجراءات السلامة والموافقة المستنيرة
    1. Ensuإعادة أن كافة الإجراءات التجريبية يتم الموافقة عليها من قبل مجلس المراجعة المؤسسية (IRB). شرح جميع الإجراءات للمشاركين والحصول على الموافقة المسبقة مع IRB افق الوثائق.
    2. بعد الحصول على الموافقة المسبقة، إجراء أساسي TMS سلامة الفحص مع المشاركين لضمان أنهم لا يملكون وطنين، والتاريخ العائلي للمرض الصرع أو التشنجات، أو غيرها من الشروط مع مخاطر مرتفعة من الحجز.
    3. خلال التحفيز TMS، تتطلب صارمة على استخدام سدادات وقائية لمنع تلف في حاسة السمع.
  2. مجموعة الكهربائي
    1. اعتمادا على الأهداف العلمية لدراسة القارئ، وتحديد من الذي تسليح العضلات لتسجيل إشارات EMG. لدراسة الموصوفة في هذا البروتوكول، ولدت عزم الدوران عند الكتف والكوع والتحقيق أثناء الحركة. وهكذا، سجلت إشارات EMG كانوا من العضلات السطحية الرئيسية التي تعمل على هذه المفاصل اثنين، مثل الدالية، الصدرية، العضلة ذات الرأسين، ثلاثية الرؤوس، وbrachioradialis.
    2. جعل جميع التوصيلات الكهربائية اللازمة بين مختلف المعدات EMG بما في ذلك مكبرات الصوت، preamplifiers، أسلاك أجهزة الاستشعار، ومنصات الاستشعار وفقا لمواصفات الشركة الصانعة من خلال ربط الموصلات مطابقة.
    3. إعداد كل موقع القطب عن طريق تنظيف بخفة مع مسحة الكحول، وإزالة أي الشعر الزائد بشفرة الحلاقة، وتطبيق هلام جلخ خفيفة. وإعداد الموقع الصحيح ضمان الكهربائي للجلد القيم مقاومة ثابتة ومنخفضة (<10 kOhms) ونسبة عالية من إشارات EMG المسجلة إشارة إلى الضجيج.
    4. هل لديك المواد تؤدي تقلصات متساوي القياس تهدف إلى عزل العضلات الفردية للاهتمام على أساس الوصف التشريحي والنشاط الحيوي المقبولة 10. على سبيل المثال، لعزل العضلة ذات الرأسين، اطلب من المشاركين في مقاومة امتدادا المفروضة من الكوع.
    5. بعد أن موضوعات تؤدي تقلصات عزل العضلات، ويضعوا التفاضلية أقطاب EMG القطبين أكثر سمكا، porti المركزيعلى، أو "البطن"، كل عضلة في مواقع قبلت 11. وهذا يضمن تغطية عدد القصوى من ألياف العضلات، ويقلل من "الحديث المتبادل" بين العضلات المجاورة. تأكد من محاذاة أطول محاور وأقطاب القطبين "على طول العضلات، بالتوازي مع الألياف.
    6. يلصق القطب الأرض EMG وفقا لمواصفات المعدات (مثل الجلد فوق فقرة C7).
    7. سجل تضخيم إشارات EMG من خلال معدات دق التي تسيطر عليها السيناريو الكمبيوتر المخصصة. يتم إرفاق النصي المستخدمة في البروتوكول الحالي كملف التكميلي.
    8. ضبط المكاسب تطبيقها على الإشارات المسجلة إلى المستوى المطلوب عن طريق تحريك الأوجه على المضخم EMG. تجنب قيم الكسب التي تسبب سجلت إشارات يتجاوز نطاق الإدخال للتسجيل المعدات (عادة 5V). EMG قيم الكسب المشتركة ما بين 1،000-4،000.
    9. أداء تقلصات متساوي القياس مماثلة لتلك التي تقوم في الخطوة 3.2.4 وتفقد البصر الاشارات EMGليرة سورية للتأكد من أنها هي ذات جودة عالية (نسبة عالية أي إشارة إلى الضوضاء). إعادة الأقطاب وتغيير كسب إشارة إذا لزم الأمر.
  3. الحركة التقاط تحضير النظام
    1. معايرة الحركة كاميرات تتبع باستخدام الإرشادات التي يتم توفيرها من البائعين والمعدات وفقا لتعليمات الشركة الصانعة.
    2. باستخدام الشريط ومواد التغليف الأخرى، ونعلق أجهزة الاستشعار LED نشطة لمعالم العظمية بالقرب من مفاصل الذراع ونقاط التشريحية الأخرى ذات الاهتمام المستخدمة في بناء نماذج النشاط الحيوي: السلامية البعيدة للعمليات السبابة، شعاعي والزندي الإبري في المعصم عملية الزج في عمليات الكوع، الغرابي والأخرم في الكتف، الشق القصية الترقوية، عملية الخنجري، وعملية الشائكة من C7. نعلق آخر أدى إلى سماعة الرأس VR إلى تعيين جهة نظر في بيئة افتراضية.
    3. ربط كل ادى الى تسخير الأسلاك التي تعلق على وحدة تشغيل لاسلكية. بدوره على الامم المتحدة سائقانها وضمان الإضاءة المناسبة لجميع المصابيح.
    4. ضع تزامن LED في مكان مناسب بعيدا عن هذا الموضوع، ولكن ضمن رؤية واضحة للكاميرات.
  4. عبر الجمجمة المغناطيسي تحفيز التجسيمي التعريب
    1. معايرة الأجهزة والبرمجيات المصممة لتسجيل TMS 12، للسماح دقيقة وضع لفائف. وهذا ينطوي عموما لفائف TMS-تسجيل بالاشتراك مع المعالم التشريحية مثل ناسيون، ونقاط أمام الأذن، وطرف الأنف. تسجيل التجسيمي بين المشاركين وفائف التحفيز جزء لا يتجزأ من يتفق تحفيز توطين.
  5. MEP هوت سبوت التعريب وMEP Pprocedures عتبة
    1. أداء ما يسمى تقنيات "الساخنة" لتحديد المناطق TMS الحساسة من القشرة التي تنتج أكبر أعضاء البرلمان الأوروبي السعة مع أدنى حد على التحفيز 8،13،14. التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة لدراسة نظم المحركات عادةينطوي على تحفيز منطقة القشرية التي تسيطر على الحركة في جزء من الجسم محددة (مثل الذراع واليد) 15.
    2. تسجيل موقع أي مواقع التحفيز مثالية على فروة الرأس المشاركين على معدات التسجيل التجسيمي معايرة والبرامج المرتبطة بها. بعد أن يتم تسجيل كل موقع مع البرنامج، وضمان دقتها عن طريق نقل الفور وتحفيز مرة أخرى، وتبحث عن ردود MEP مماثلة.
  6. المهام السلوكية في الواقع الافتراضي
    1. تصميم المعلمات المهمة السلوكية (مثل الحركات الوصول) لاستخدامها في التجربة. في الدراسة الحالية، والمهمة للوصول إلى أهداف افتراضية وضعت بالتتابع في مواقع مكانية مختلفة. حجم الأهداف يحدد الدقة التي تتحرك على المشاركين. تصميم الحركات بحيث الاتجاهات ومقادير من عزم الدوران مشتركة متفاوتة وأثار كما تصل المشاركين على الأهداف.
    2. إعداد البيئة VR التي توجهالمواضيع من خلال المهمة السلوكية باستخدام برنامج VR التجارية والتي تتوافق مع نظام سماعة الرأس وتتبع الحركة وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة. تصبح مألوفة مع توفير موارد حسابية حزمة البرامج ومتطلبات لغة البرمجة. حزم البرمجيات VR المشترك لديها القدرة على برمجتها مع لغات بما في ذلك بيثون، C ++، C #، وغيرها. بالإضافة إلى ذلك، مخرجات البرنامج التناظرية من خلال المنفذ المتوازي للتزامن ووضع علامات على أحداث معينة من الفائدة (الشكل 2). في التجربة الحالية، برنامج VR إخراج الأحداث في بداية كل تكرار للمهمة، وأحيانا من المطلوب التحفيز TMS.
    3. وصل الناتج VR إلى دائرة التزامن (الشكل 3) و / أو غيرها من المعدات لتكون متزامنة باستخدام كابلات مع الموصلات مطابقة.
    4. تعليمات موضوعات لتنفيذ المهمة السلوكية VR. في الدراسة الحالية، كانت البيئة VRقدم باستخدام عرض رئيس محمولة فيها المشاركون ينظر صفائف أهداف كروية. باستخدام برنامج VR، تسلسل الحركة برنامج معين عن طريق تغيير مظهر من الأهداف (اللون، والموقع، الخ)، وتعريف المشاركين مع هذه الإجراءات. بالإضافة إلى إطلاع المشاركين من أي قيود الحركة الأخرى المطلوبة. على سبيل المثال، طلب من المشاركين في الدراسة الحالية للحفاظ على جميع قطاعات الذراع داخل طائرة عمودية من الحركة بينما تصل للأهداف.
    5. وبمجرد أن يعتاد المشاركين للبيانات الحركات التجريبية، سجل EMG والتقاط الحركة، ومزامنة الإشارات باستخدام البرامج النصية المخصصة أو حزم البرمجيات التي يتم توفيرها من البائعين. ضبط معدل أخذ العينات من كل نظام الحصول على البيانات إلى القيم المطلوبة. بالإضافة إلى ذلك أصبح على دراية وضبط أية معلمات تصنيع محددة مثل الحركة تتبع الصمام كثافة.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تزامن العديد من البيانات والجداول في هذا الإعداد يسمح احد لتسجيل الكينماتيكا، النشاط العضلي المستمر (EMG)، ولحظية النشاط العصبي العضلي (البرلمان الأوروبي) التي تحدث أثناء حركات الطرف العلوي. مطلوبة المحاولات المتكررة لحركة معينة لإعادة بناء ملامح استجابة MEP على حركة بأكملها. الشكل 4 يعرض البيانات التي تم جمعها من موضوع واحد. ويبين الشكل 4A مثال على هذه البيانات والجداول أثناء محاكمة واحدة مع إشارات التزامن المقابلة والأحداث. محاذ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الهدف من هذه المقالة هو لوصف طريقة لدمج VR في دراسة حركة الإنسان وطريقة لمزامنة البيانات والجداول المختلفة. والواقع الافتراضي توسيع قدرات الباحثين التي تحاول إعادة سيناريوهات الحركة في العالم الحقيقي في إعداد المختبر. الجمع بين VR مع غيرها من المنهجيات تسجيل العصبية والعضلية وتحفيز تشكل مجموعة قوية من الأدوات لدراسة شاملة آليات التحكم في المحركات الإنسان. يمكن للقواعد بيانات متعددة الأبعاد الناتجة التي تم الحصول عليها خلال التجارب مصممة بدقة تعميق فهمنا للالتحكم العصبي في الحركة. ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ليس لدى أصحاب البلاغ تضارب في المصالح للإعلان.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وأيد هذا العمل عن طريق منح NIH P20 GM109098، NSF ووفو برنامج رعاية ADVANCE (VG)، ووفو أموال لبدء الإدارات.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
المحفز المغناطيسي عبر الجمجمةMagstimN / ATMS المحفز والملفات Impulse
X2PhaseSpaceN / Aنظام التقاط الحركة
MA300 نظام EMG المتقدم متعدد القنواتأنظمة مختبر الحركةMA300-28مضخم الصوت المسبق ومكبر
Norotrode EMG أقطاب
كهربائية Myotronics N / A EMGBNC-2111 كتلة موصل BNC أحادية الطرف ومحميةالأدوات الوطنية779347-01كتلة موصل
BNC NI PXI-1033
هيكل PXI ذو 5 فتحات مع وحدة تحكم MXI-Express		مدمجة الأجهزة الوطنية779757-01هيكل DAQ
NI PXI-6254
16 بت ، 1 مللي ثانية / ثانية (متعدد القنوات) ، 1.25 مللي ثانية / ثانية (1 قناة) ، 32 مدخلات تناظرية		للأدوات الوطنية779118-01بطاقة
DAQكابل SHC68-68-EPM (2 متر)National Instruments192061-02كابل محمي
DK1 أو DK2Oculus VRN / AOcuclus Rift
Vizard 5 LiteWorldVizN / Aالواقع الافتراضي
المكثفات C1 و C2متنوعةN / Aضبط القيم لتناسب
مقاومات R1 و R2متنوعةN / Aالقيم لتناسب
تنوعتبوابة CD4011 NANDN / ANAND
2N2222 الترانزستورالمتنوعN / Aالترانزستور
NE555 دائرة مؤقتمتنوعةN / Aدائرة مؤقت
DB25 وموصلات USBمتنوعةN / Aموصلات متوازية و USB
الصوت سماعة رأس برنامج ضبط بوابة

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Dounskaia, N., Wang, W., Sainburg, R. L., Przybyla, A. Preferred directions of arm movements are independent of visual perception of spatial directions. Exp. brain Res. 232 (2), 575-586 (2014).
  2. McIntosh, R. D., Mulroue, A., Brockmole, J. R. How automatic is the hand’s automatic pilot? Evidence from dual-task studies. Exp brain Res. 206 (3), 257-269 (2010).
  3. Shabbott, B. A., Sainburg, R. L. Learning a visuomotor rotation: simultaneous visual and proprioceptive information is crucial for visuomotor remapping. Exp. Brain Res. 203 (1), 75-87 (2010).
  4. Sarlegna, F. R., Sainburg, R. L. The roles of vision and proprioception in the planning of reaching movements. Adv. Exp. Med. Biol. 629, 317-335 (2009).
  5. Lillicrap, T. P., et al. Adapting to inversion of the visual field: a new twist on an old problem. Exp. brain Res. 228 (3), 327-339 (2013).
  6. Saposnik, G., Levin, M. Virtual reality in stroke rehabilitation: a meta-analysis and implications for clinicians. Stroke. 42 (5), 1380-1386 (2011).
  7. Robles-García, V., et al. Motor facilitation during real-time movement imitation in Parkinson’s disease: a virtual reality study. Parkinsonism Relat. Disord. 19 (12), 1123-1129 (2013).
  8. Gritsenko, V., Kalaska, J. F., Cisek, P. Descending corticospinal control of intersegmental dynamics. J. Neurosci. 31 (33), 11968-11979 (2011).
  9. Shirvalkar, P. R., Shapiro, M. L. Design and construction of a cost effective headstage for simultaneous neural stimulation and recording in the water maze. J. Vis. Exp. (44), e2155(2010).
  10. Kendall, F. P., McCreary, E. K., Provance, P. G., Rodgers, M., Romani, W. Muscles: Testing and Function With Posture and Pain. , Lippincott Williams & Wilkins. (2005).
  11. Barbero, M., Merletti, R., Rainoldi, Atlas of Muscle Innervation Zones: Understanding Surface Electromyography and Its Applications. Springer-Verlag Mailand. , (2012).
  12. Sliwinska, M. W., Vitello, S., Devlin, J. T. Transcranial magnetic stimulation for investigating causal brain-behavioral relationships and their time course. J. Vis. Exp. (89), (2014).
  13. Goss, D. A., Hoffman, R. L., Clark, B. C. Utilizing transcranial magnetic stimulation to study the human neuromuscular system. J. Vis. Exp. (59), e3387(2012).
  14. Rogers, J., Watkins, K. E. Stimulating the lip motor cortex with transcranial magnetic stimulation. J. Vis. Exp. (88), e51665(2014).
  15. Ellaway, P., et al. Variability in the amplitude of skeletal muscle responses to magnetic stimulation of the motor cortex in man. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. Mot. Control. 109 (2), 104-113 (1998).
  16. Storr, W. Electronics Tutorials 555 Timer Tutorial. , Available from: http://www.electronics-tutorials.ws/waveforms/555_timer.html (1999).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Transcranial Magnetic StimulationElectromyographyMotion CaptureVirtual RealityData SynchronizationHuman Motor ControlNeuromuscular ActivityTemporal AlignmentCustom Synchronization CircuitBiomechanical Signals

Related Articles