使用分体式跑台评估人类运动适应的泛化能力

本实验的总体目标是利用双速跑台诱导行走协调性的运动适应或长期改变，该跑台具有两条可分别以不同速度驱动双腿的传送带。该方法有助于解决运动学习领域中的关键问题，例如人们如何学会以不同方式行走，以及如何适应不同环境条件。该技术的主要优势在于，大多数人此前从未接触过双速跑台，因此该技术可揭示人们如何适应一种全新的扰动。

该技术的应用前景可拓展至中风后的步态康复，因为我们可以通过分体式跑台训练中风患者，使其行走时的步态协调性更加对称。本视频部分将简要介绍实验设置。所有测试均应在安静、周围干扰活动最少的环境中进行，并为受试者准备好所需的全部材料。

例如，运动追踪标记物和肌电图传感器。基线步态测量对于评估正常行走协调性至关重要。在进行地面基线测试时，指导受试者在可采集运动捕捉数据的步行道上行走。

至少采集 10 个步态周期以建立基线数据。如果动作捕捉系统仅允许在有限空间内进行采集，则让受试者多次通过该空间；每次通过后，受试者应暂停、转身，并等待研究人员的指令再次开始。在有限空间内，每次通过必须包含至少两个步态周期，不包括因加速度变化而受影响的第一个和最后一个步态周期。

通常情况下，地面基线测试的速度由受试者自行选择；但如果需要特定速度，可先让受试者在跑步机上以目标速度行走一到两分钟，以熟悉该速度。随后，在地面行走过程中，于每次测试之间给予其关于步速的口头反馈，例如“很好，请保持相同速度再走一次”。

出于安全考虑，应使用安全带防止受试者跌倒；在跑步机启动和停止时，应始终握住扶手。由于握持扶手的影响尚不明确，因此在实验过程中对所有受试者保持操作一致性和动作稳定非常重要。您的实验方案可能要求受试者在实验期间始终握住扶手。

进行跑步机基线测试时，使用较紧的跑带，并让受试者有一定时间适应在跑步机上行走。随后，在每个适应后将要测试的跑步机速度下，采集一到五分钟的数据。当受试者站在静止的跑带上时，应指导其目视前方，不要低头看脚部。

不要向参与者提示双跑带速度差异。跑带之间的速度差取决于具体实验，通常使用两到四个单位的完全速度差。启动分体式跑带跑步机，使其中一条跑带运行速度大于另一条，并让参与者行走 10 至 15 分钟。

目标是采集参与者适应意外地形时的数据。当参与者完全适应分体式跑带后，短暂停止跑台，然后以两个跑带相同的速度短暂重新启动。这一阶段称为捕获试验（catch trial），目的是测量适应过程中逐渐形成的后效。

当捕捉试验中两条跑带的速度与适应阶段较慢跑带的速度相同时，产生的后效最大。在五步之后停止该次试验，然后让受试者重新适应分带速度至少两分钟，必要时重复捕捉试验。在本方案中，第二次捕捉试验采用与第一次不同的速度进行，以评估后效的速度依赖性。

最后一次捕捉试验结束后，停止跑步机，然后以分体式跑带重新启动跑步机，持续五分钟，使受试者能够重新适应。为了测试在地面上行走的后续效应，使用轮椅将受试者转移至过道行走区域，以便记录其在地面上迈出的第一步。随后，如有需要，沿行走通道重复步态评估，并指导受试者尽量复现其基线行走速度，且在各次试验之间给予反馈。

接下来，将受试者推回跑步机进行第二次后效测试。跑步机后效测试可显示地面行走消除了多少学习效果。以较慢速度重新启动皮带紧绷的跑步机，让受试者行走约30秒。

为了评估去适应的速率，需记录至少10分钟的连续窄带行走，以确保完全消除残留效应。两名年龄在40岁以下、无神经或骨科疾病的成年人接受了所述实验范式。实验首先在地面行走状态下进行基线测量，随后在分带跑步机的两种速度下进行窄带跑步机测量。

随后进行分带测试，接着以随机顺序分别在慢速和快速条件下进行两次窄带捕捉试验。然后，在重新适应分带条件后，测量在快速或慢速条件下的地面行走后适应效应。数据按步数绘制，步态对称性以零线表示，表明两侧的步长或双支撑持续时间相等。

在这些基线试验中，两名参与者均表现出接近对称的肢体间空间和时间协调性。分体式跑台打乱了正常的行走协调模式，但人们能够在行走一到两分钟内或大约100步后适应并恢复对称性。适应性的表现为：在跑台捕获试验以及适应后地面行走试验中，出现了后效现象或不对称的协调模式。

需要注意的是，跑步机捕捉试验期间的行走速度可以调节后续效应量的大小。在适应后阶段进行的地面行走试验中的后续效应，比跑步机上的后续效应更小，且受行走速度的影响较小。在实施该实验程序时，重要的是要控制潜在混杂变量的影响，例如手臂运动、休息间隔的时长与持续时间，以及跑步机上地面行走的速度。

根据所检验的假设，该实验步骤的多个方面均可进行调整。例如，可以改变加速度的速率以及分体式跑带速度的变化性。请注意，使用门控扰动可能会影响受试者的稳定性，因此务必采取适当预防措施，防止受试者跌倒。

感谢观看，祝您的实验顺利。