Verwenden eine Split-Gürtel-Laufband zum Verallgemeinerung des menschlichen Bewegungsapparates Anpassung auswerten

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, eine lokomotorische Anpassung oder langfristige Veränderungen der Gehkoordination zu induzieren, wobei ein Laufband mit geteilten Riemen verwendet wird, das über zwei Riemen verfügt, die jedes Bein mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen können. Diese Methode kann dazu beitragen, Schlüsselfragen im Bereich des motorischen Lernens zu beantworten, z. B. wie Menschen unterschiedlich laufen lernen und wie sie sich an unterschiedliche Bedingungen anpassen können. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass die meisten Menschen noch nie zuvor mit einem Laufband mit geteiltem Gürtel in Berührung gekommen sind, so dass die Technik einen Einblick gibt, wie sich Menschen an eine neuartige Pertubation anpassen.

Die Implikationen dieser Technik erstrecken sich auf die Gate-Rehabilitation nach einem Schlaganfall, da wir das Split-Belt-Laufband verwenden können, um jemanden mit Schlaganfall zu trainieren, mit einer symmetrischeren Gate-Koordination zu gehen. Dieser Teil des Videos gibt einen allgemeinen Überblick über die Einrichtung. Führen Sie alle Tests in einer ruhigen Umgebung mit minimaler peripherer Aktivität durch und bereiten Sie den Teilnehmer mit allen benötigten Materialien vor.

Wie zum Beispiel die Bewegungsverfolgungsmarker und Elektromyographie-Sensoren. Die Baseline-Gate-Messung ist entscheidend für die Bewertung der normalen Gehkoordination. Weisen Sie den Teilnehmer bei oberirdischen Basisversuchen an, auf einem Gehweg zu gehen, auf dem Bewegungserfassungsdaten gesammelt werden können.

Sammeln Sie mindestens 10 Schrittzyklen, um die Grundlinie festzulegen. Wenn das Motion-Capture-System nur die Aufnahme innerhalb eines begrenzten Raums zulässt, lassen Sie den Teilnehmer mehrere Durchgänge durch diesen Raum durchführen. Nach jedem Durchgang sollte der Teilnehmer pausieren, sich umdrehen und warten, bis die Warteschlange des Ermittlers wieder verschwindet. Innerhalb eines begrenzten Raumes muss jeder Durchgang mindestens zwei Schrittzyklen haben, wobei der erste und der letzte Schrittzyklus mit Beschleunigungsänderungen nicht berücksichtigt werden.

Im Allgemeinen ist die Geschwindigkeit des oberirdischen Basisversuchs die Wahl des Teilnehmers, aber wenn eine bestimmte Geschwindigkeit gewünscht wird, lassen Sie den Teilnehmer ein oder zwei Minuten lang mit dieser Geschwindigkeit auf dem Laufband gehen, um die gewünschte Geschwindigkeit zu lernen. Geben Sie dann während des Gehens über der Erde verbales Feedback über ihr Tempo zwischen den Prüfungen. Gut und bleibe bei der gleichen Geschwindigkeit für ein weiteres.

Schützen Sie den Teilnehmer zur Sicherheit mit einem Gurt vor Stürzen und beim Anhalten und Starten des Laufbandes sollten die Handläufe immer festgehalten werden. Da die Auswirkungen des Festhaltens von Handläufen unbekannt sind, ist es wichtig, die Konsistenz und unsere Bewegungen während des Experiments für alle Teilnehmer aufrechtzuerhalten. Ihr Protokoll kann verlangen, dass sich die Teilnehmer während des Experiments immer an den Handläufen festhalten.

Verwenden Sie für die Basisversuche auf dem Laufband enge Gurte und geben Sie dem Teilnehmer ein wenig Zeit, sich an das Gehen auf dem Laufband zu gewöhnen. Sammeln Sie dann ein bis fünf Minuten lang Daten bei jeder Laufbandgeschwindigkeit, die nach der Anpassung getestet wird. Während der Teilnehmer auf den stationären Laufbandbändern steht, weisen Sie ihn an, geradeaus zu schauen, nicht auf seine Füße.

Warnen Sie den Teilnehmer nicht vor dem Unterschied zwischen den geteilten Gurten. Der Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Bändern hängt vom Experiment ab, typischerweise wird eine volle Differenz von zwei bis vier zwischen den Bandgeschwindigkeiten verwendet. Starten Sie das Laufband mit geteiltem Band, wobei ein Band schneller läuft als das andere und lassen Sie den Teilnehmer 10 bis 15 Minuten gehen.

Ziel ist es, Daten über die Anpassung des Teilnehmers an unvorhergesehenes Gelände zu sammeln. Sobald sich der Teilnehmer vollständig an den Split-Belt gewöhnt hat, stoppen Sie das Laufband kurz und starten Sie dann kurz neu, wobei beide Bänder mit der gleichen Geschwindigkeit laufen. Dieser Zeitraum wird als Fangversuch bezeichnet und dient dazu, die Nachwirkung zu messen, wie sie sich während der Anpassungsphase entwickelt.

Die größten Nachwirkungen treten auf, wenn die Geschwindigkeit der beiden Bänder während des Fangversuchs der gleichen Geschwindigkeit entspricht wie die des langsameren Bandes während der Anpassung. Beenden Sie diesen Versuch nach fünf Schritten, passen Sie den Teilnehmer dann für mindestens zwei Minuten wieder an die Split-Belt-Geschwindigkeiten an und wiederholen Sie den Fangversuch bei Bedarf. Im aktuellen Protokoll wurde der zweite Fangversuch mit einer anderen Geschwindigkeit als der erste durchgeführt, um die Geschwindigkeitsabhängigkeit von Nachwirkungen zu bewerten.

Stoppen Sie nach dem letzten Fangversuch das Laufband und starten Sie das Laufband mit geteilten Gurten für fünf Minuten neu, damit sich der Teilnehmer wieder anpassen kann. Um die Nachwirkungen beim Gehen am Boden zu testen, wird der Teilnehmer mit dem Rollstuhl auf den oberirdischen Gang gebracht, so dass der erste Schritt über den Boden aufgezeichnet werden kann. Wiederholen Sie dann die Schrittbewertung entlang des Gehwegs, falls gewünscht, weisen Sie den Teilnehmer an, seine Ausgangsgehgeschwindigkeit zu replizieren und zwischen den Versuchen Feedback zu geben.

Als nächstes schieben Sie den Teilnehmer für einen zweiten After-Effect-Test zurück auf das Laufband. Der Laufband-After-Effect-Test zeigt, wie viel des Lernens durch das Gehen über der Erde ausgelöscht wurde. Starten Sie das Laufband mit straffen Gurten bei langsamerer Geschwindigkeit neu und lassen Sie den Teilnehmer ca. 30 Sekunden gehen.

Um die Rate der Deadaption zu ermitteln, zeichnen Sie mindestens 10 Minuten lang kontinuierliches Gehen am Gürtel auf, um eine vollständige Auswaschung der Nachwirkungen zu gewährleisten. Zwei Erwachsene unter 40 Jahren, ohne neurologische oder orthopädische Erkrankungen, wurden dem beschriebenen Paradigma unterzogen. Das Experiment begann mit einer Baseline-Messung über der Erde und einer Messung auf einem engen Band bei den beiden Geschwindigkeiten des Split-Belts.

Dann wurde der Split-Belt-Test durchgeführt, gefolgt von zwei engen Gurtfangspuren bei der langsamen und der schnellen Geschwindigkeit, die in zufälliger Reihenfolge dargestellt wurden. Nach der Readaption an den Split-Belt wurden dann oberirdische Nachadaptionseffekte bei hoher oder langsamer Geschwindigkeit gemessen. Die Daten wurden nach stufenförmigen, perfekten Torfriedhöfen dargestellt, die durch die Nulllinie gekennzeichnet sind, was darauf hinweist, dass die Stufenlänge oder die Dauer der doppelten Stütze zwischen den beiden Seiten gleich war.

Beide Teilnehmer gingen während dieser Baseline-Studien mit nahezu symmetrischer räumlicher und zeitlicher Koordination zwischen den Gliedmaßen. Das Laufband mit geteiltem Gürtel störte die normale Gehkoordination, aber die Menschen waren in der Lage, sich anzupassen und die Symmetrie zwischen ein und zwei Minuten Gehen oder nach etwa 100 Schritten wiederherzustellen. Die Anpassung wird durch das Vorhandensein von Nachwirkungen oder asymmetrischer Koordination in Fangversuchen auf Laufbändern und in Versuchen nach der Anpassung über Tage nachgewiesen.

Beachten Sie, dass die Größe des Nacheffekts durch die Gehgeschwindigkeit während des Fangens auf dem Laufband moduliert werden kann. Nachwirkungen während der Nachadaption im Vergleich zu Bodenversuchen sind kleiner als Nachwirkungen auf dem Laufband und werden weniger von der Gehgeschwindigkeit beeinflusst. Beim Versuch dieses Verfahrens ist es wichtig, die Auswirkungen potenzieller Störvariablen zu kontrollieren, wie z. B. die Armbewegung, die Länge und Dauer der Ruhepausen und die Geschwindigkeit des Gehens über dem Boden beim Gehen auf dem Laufband.

Viele Aspekte dieses Verfahrens können je nach der zu testenden Hypothese modifiziert werden. So können beispielsweise die Beschleunigungsrate und die Variabilität der Split-Bell-Geschwindigkeiten verändert werden. Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit Torstörungen für Menschen destabilisierend sein kann, also treffen Sie die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen, um Menschen vor Stürzen zu schützen.

Vielen Dank fürs Zuschauen und viel Erfolg bei Ihren Experimenten.