Frame-by-Frame-Video-Analyse von eigenwilligen Reach-Griff Bewegungen beim Menschen

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, die zeitliche Organisation, die kinematische Struktur und die topographischen Merkmale idiosynkratischer Greifbewegungen zu quantifizieren. Diese Methode kann verwendet werden, um Schlüsselfragen im Zusammenhang mit der neurologischen Verhaltensorganisation von Handbewegungen bei Säuglingen, hirnverletzten Patienten und bei nicht-menschlichen Primaten zu beantworten, die mit automatisierten Bewegungsverfolgungstechniken schwer zu untersuchen sein können. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie sehr zuverlässig, kostengünstig und unaufdringlich ist und dennoch leicht modifiziert werden kann, um einer Reihe von Forschungszielen gerecht zu werden.

Heute werden ich das Verfahren von Alexis Wilson und Marisa Bertoli vorführen, die als wissenschaftliche Mitarbeiterinnen in meinem Labor tätig sind. Beginnen Sie mit der Auswahl von Blaubeeren, Donut-Bällchen und Orangenscheiben, die als Ziele dienen. Begleiten Sie den Teilnehmer in den Testraum und informieren Sie ihn, dass er insgesamt 60 Reaching Trials absolvieren wird, die in vier Blöcke unterteilt sind, wobei jeder Block aus 15 Reaching Trials besteht.

Stellen Sie als Nächstes die Höhe eines selbststehenden, höhenverstellbaren Podests an die Rumpflänge des sitzenden Teilnehmers ein, so dass die Oberseite des Podests auf halbem Weg zwischen der Oberseite der Hüfte des Teilnehmers und dem Brustbein des Teilnehmers steht. Positionieren Sie dann das Sagittal einer Hochgeschwindigkeits-Videokamera zum Teilnehmer auf der gleichen Seite wie die nicht dominante Hand des Teilnehmers in einem Abstand von einem Meter vom Podest, um eine Ansicht der dominanten Hand des Teilnehmers von der Seite aus aufzunehmen. Platzieren Sie anschließend eine zweite Videokamera einen Meter vor dem Podest, um eine Frontalansicht des Teilnehmers aufzunehmen.

Weisen Sie den Teilnehmer an, jeden Versuch mit geöffneten, entspannten Händen und der Handfläche nach unten auf dem Rücken der Oberschenkel zu beginnen. Sagen Sie dem Teilnehmer, dass der Experimentator zu Beginn jedes Versuchs ein Zielobjekt auf den Sockel legen wird und dass er warten soll, bis der Experimentator ein verbales Eins-, Zwei-, Drei-Los-Kommando gibt, um mit seiner dominanten Hand die Hand auszustrecken, das Zielobjekt zu greifen und dann das Zielobjekt in den Mund zu nehmen, als ob er es essen würde. Beginnen Sie als Nächstes mit der Datenerfassung, indem Sie schnell mit dem Zeigefinger auf die obere mittlere Oberfläche des Sockels tippen, um als Zeithinweis für alle Videos zu dienen.

Platzieren Sie schließlich das erste Zielobjekt auf dem Sockel und verwenden Sie ein Eins-, Zwei-, Drei-Go-Signal, um dem Teilnehmer zu signalisieren, den Versuch durchzuführen. Beginnen Sie damit, die Videodateien in der Videobearbeitungssoftware zu öffnen. Verwenden Sie die Pfeiltasten auf der Tastatur, um zu dem Videobild zu navigieren, das die Bewegung darstellt, mit der die Versuchsleiterin mit dem Zeigefinger auf die Spitze des Sockels tippt.

Verwenden Sie dann die Trimmfunktion in der Videobearbeitungssoftware, um alle Frames vor dem aktuellen Frame zu entfernen. Verwenden Sie anschließend die Exportfunktion der Videobearbeitungssoftware, um die zugeschnittene Version jeder Videoaufzeichnung an einem sicheren Ort auf der Festplatte des Computers zu speichern. Wählen Sie abschließend alle neu zugeschnittenen Videoaufzeichnungen für einen einzelnen Teilnehmer aus und ziehen Sie sie in separate Zeitleisten in der Videobearbeitungssoftware, um eine zeitsynchronisierte Frame-by-Frame-Videoanalyse durchzuführen.

Beginnen Sie damit, die Rahmenzahl des Bewegungsstarts zu identifizieren, die als das erste sichtbare Anheben der Handfläche vom Rücken des Oberschenkels definiert ist. Identifizieren Sie dann die Rahmennummer der Sammlung, d. h. die Bildung einer geschlossenen Handhaltung, bei der sich die Finger maximal beugen und schließen. Identifizieren Sie als Nächstes die Frame-Nummer der maximalen Höhe, d. h. die maximale Höhe des am weitesten entfernten Knöchels des Zeigefingers, wenn die Hand nach dem Zielobjekt greift.

Identifizieren Sie anschließend die Frame-Nummer der Peak-Aperture, d. h. die maximale Öffnung der Hand, die nach der Erfassung, aber vor dem ersten Kontakt mit dem Ziel erfolgt. Identifizieren Sie die Frame-Nummer des ersten Kontakts zwischen der Hand und dem Zielobjekt. Identifizieren Sie abschließend die Frame-Nummer, die dem Moment entspricht, an dem alle Manipulationen am Zielobjekt abgeschlossen sind und der Teilnehmer das Zielobjekt fest im Griff hat, was als endgültiges Greifen bezeichnet wird.

Beginnen Sie damit, das Standbild, das das wichtigste Verhaltensereignis der Sammlung darstellt, in der Fotobearbeitungssoftware zu öffnen. Wählen Sie das Linealwerkzeug aus und zeichnen Sie damit eine gerade Linie zwischen der mittleren Spitze des Daumens und der mittleren Spitze des Zeigefingers. Notieren Sie die Länge dieser Linie als Erfassungsabstand in der Tabelle.

Öffnen Sie als Nächstes das Standbild, das die maximale Höhe in der Fotobearbeitungssoftware darstellt. Verwenden Sie das Linealwerkzeug, um den vertikalen Abstand zwischen der Oberseite des Sockels und der Oberseite des Zeigefingergelenks des Teilnehmers zu messen. Notieren Sie die Länge dieser Linie als maximalen Höhenabstand in der Tabelle.

Öffnen Sie das Bild mit der Spitzenblende in der Bildbearbeitungssoftware und verwenden Sie das Linealwerkzeug, um den Abstand zwischen der zentralen Spitze des Daumens und der zentralen Spitze des Zeigefingers zu messen. Notieren Sie die Länge dieser Linie als maximalen Blendenabstand in der Tabelle. Öffnen Sie als Nächstes das erste Kontaktbild und verwenden Sie das Linealwerkzeug, um den Abstand zwischen der zentralen Spitze des Daumens und der zentralen Spitze des Zeigefingers zu messen.

Notieren Sie die Länge dieser Linie als ersten Kontaktöffnungsabstand in der Tabelle. Öffnen Sie abschließend das Standbild, das den endgültigen Griff in der Bildbearbeitungssoftware darstellt. Verwenden Sie das Linealwerkzeug, um den Abstand zwischen der mittleren Spitze des Daumens und der zentralen Spitze des Zeigefingers zu messen.

Notieren Sie die Länge dieser Linie als endgültigen Greiföffnungsabstand in der Tabelle. Dokumentieren Sie während der Frame-by-Frame-Videoanalyse in der Tabelle, welcher Teil der Hand für jeden Versuch für jeden Teilnehmer verwendet wird, um den ersten Kontakt mit dem Ziel herzustellen. Bestimmen Sie die ersten Kontaktpunkte, indem Sie ein Standbild des Ziels exportieren, es in der Fotobearbeitungssoftware öffnen und mit dem Pinselwerkzeug des Programms die Stelle auf dem Ziel markieren, an der bei jedem Versuch der erste Kontakt zwischen der Hand und dem Ziel hergestellt wurde.

Bestimmen Sie dann die Greifpunkte, indem Sie mit dem Pinselwerkzeug des Programms die Stelle auf dem Ziel markieren, an der die Hand das Ziel zum Zeitpunkt des endgültigen Griffs für jeden Versuch berührt. Bestimmen Sie als Nächstes die Anzahl der Anpassungen, die bei jedem Versuch vorgenommen wurden, indem Sie die Videoaufzeichnung überprüfen und alle Fälle notieren, in denen der Teilnehmer den Kontakt mit dem Ziel zwischen dem Rahmen des ersten Kontakts und dem Rahmen des endgültigen Griffs freigegeben und wieder aufgenommen hat. Charakterisieren Sie dann den Grifftyp entweder als Zangengriff, Präzisionsgriff oder Kraftgriff.

Bestimmen Sie abschließend die für jeden Versuch verwendete Greifstrategie und notieren Sie sie in der Tabelle für jeden Versuch. Die Ergebnisse zeigten, dass, wenn die Teilnehmer das Sehen nutzen können, um sowohl den Ort als auch die Größe eines Zielobjekts präventiv zu identifizieren, sie die Reichweite und den Griff in einen einzigen nahtlosen Greifakt integrieren. Wenn jedoch keine Sicht verfügbar ist, trennen sie die beiden Bewegungen, so dass durch taktiles Feedback die Hand zunächst in Bezug auf den Ort und dann auf die Form des Ziels gelenkt werden kann.

Darüber hinaus nähert sich die Hand dem Ziel höher und erreicht so eine größere maximale Höhe im Zustand ohne Sicht im Vergleich zum Sehzustand. In der bedingungslosen Sicht variieren der Ort des ersten Kontakts und der Teil der Hand, der den ersten Kontakt mit dem Ziel herstellt, stark. Dies steht im Gegensatz zur Sehbedingung, bei der die Teilnehmer im Allgemeinen den Zeigefinger und/oder Daumen verwendeten, um den ersten Kontakt mit gegenüberliegenden Seiten des Ziels herzustellen.

Im Zustand ohne Sehkraft passt sich die Öffnung der Hand weder bei der Spitzenöffnung noch beim ersten Kontakt an die Größe des Ziels an. Die Öffnung der Hand beim endgültigen Greifen ist jedoch in Bezug auf das Sehvermögen identisch und es gibt keine Sehbedingungen. Variationen dieses Protokolls haben unser Verständnis des Greifen-zu-Greifen-Verhaltens bei sehenden Erwachsenen, menschlichen Säuglingen, hirnverletzten Patienten und bei nicht-menschlichen Primaten verbessert, indem sie Einblicke in die neuronale und die Verhaltensorganisation des Greifens gegeben und auch die duale visuomotorische Kanaltheorie des Greifens unterstützt haben.