Configuración de múltiples funciones para el estudio de control de motores Humano Usando estimulación magnética transcraneal, electromiografía, Captura de movimiento, y Realidad Virtual

Summary

La estimulación magnética transcraneal, la electromiografía y la captura de movimiento en 3D son técnicas no invasivas comúnmente utilizadas para investigar la función neuromuscular en humanos. En este artículo, describimos un protocolo que muestrea sincrónicamente los datos generados por estas tres herramientas junto con la adición única de la presentación y retroalimentación de estímulos de realidad virtual.

Abstract

El estudio del control neuromuscular de movimiento en los seres humanos se lleva a cabo con numerosas tecnologías. Los métodos no invasivos para la investigación de la función neuromuscular incluyen la estimulación transcraneal magnética, electromiografía, y la captura de movimiento tridimensional. La llegada de soluciones de realidad virtual fácilmente disponibles y rentables ha ampliado las capacidades de los investigadores en la recreación de ambientes y movimientos "mundo real" en un laboratorio. Análisis del movimiento naturalista no sólo va a obtener una mayor comprensión del control motor en individuos sanos, sino también permitir el diseño de experimentos y estrategias de rehabilitación que se dirigen a las deficiencias motoras específicas (por ejemplo, derrame cerebral). El uso combinado de estas herramientas conducirá a la comprensión cada vez más profunda de los mecanismos neuronales de control del motor. Un requisito fundamental al combinar estos sistemas de adquisición de datos es la correspondencia temporal fina entre los diversos flujos de datos. Tsu protocolo describe la conectividad de un sistema multifuncional general, la señalización entre sistemas, y la sincronización temporal de los datos grabados. La sincronización de los sistemas de componentes se logra principalmente a través del uso de un circuito personalizable, fácilmente hecho con apagar los componentes de la plataforma y de la electrónica un mínimo de habilidades de montaje.

Introduction

La realidad virtual (VR) se está convirtiendo rápidamente en una herramienta de investigación de acceso para su uso en una serie de campos, incluyendo el estudio del movimiento humano. El estudio del movimiento de las extremidades superiores se benefició especialmente mediante la incorporación de VR. La realidad virtual permite la rápida adaptación de los parámetros experimentales diseñados para investigar características cinemáticas y dinámicas específicas de control de movimiento del brazo. Estos parámetros se pueden ajustar individualmente para cada sujeto. Por ejemplo, la ubicación de objetivos virtuales se pueden escalar para garantizar idéntica postura brazo in....

Protocol

Todos los participantes en la experimentación se someten a procedimientos de consentimiento informado aprobado por la Junta de Revisión Institucional de la Universidad de Virginia Occidental (IRB).

1. Características generales del sistema, diseño, y el General Experimental de tareas

Nota: La instalación completa se compone de los siguientes componentes principales: equipo EMG y equipos digitales de adquisición (DAQ) asociado; un sistema de captura de movimiento (este protocolo incorpora un sistema LED activo); una unidad de la EMT con una bobina de la figura en forma de ocho y equipo de localización estereotáxic....

Results

La sincronización de los numerosos flujos de datos en esta configuración permite grabar la cinemática, la actividad muscular continua (EMG), y la actividad neuromuscular instantáneos (los diputados) que se producen durante los movimientos de la extremidad superior. Se requieren ensayos repetidos de un movimiento dado para reconstruir perfiles de respuesta MEP sobre todo un movimiento. La Figura 4 muestra los datos recogidos de un sujeto. La Figura 4A muestra un ejemplo de estos flujos d.......

Discussion

El objetivo de este artículo es describir un método para incorporar VR en el estudio del movimiento humano y un método para sincronizar varios flujos de datos. Realidad virtual ampliará las capacidades de los investigadores que intentan recrear escenarios de movimiento del mundo real en un entorno de laboratorio. Combinando VR con otras metodologías de grabación neuromuscular y de estímulo constituye un poderoso conjunto de herramientas para el estudio integral de mecanismos de control de motores humanos. Los conjuntos .......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Estimulador magnético transcraneal	Magstim	N/A	Estimulador TMS y bobinas
Impulse X2	PhaseSpace	N/A	Sistema de captura
de movimiento MA300 Sistema EMG multicanal avanzado	movimiento	MA300-28	Preamplificador y amplificador EMG
Norotrodo Electrodos EMG	Myotronics	N/A	Electrodos
EMGBNC-2111 Bloque de Conector BNC Blindado de Un Extremo	National Instruments	779347-01	Bloque de Conector BNC
NI PXI-1033 Chasis PXI de 5 Ranuras con Controlador MXI-Express Integrado Chasis DAQ	779757-01	de	National Instruments
NI PXI-6254 16 Bits, 1 MS/s (Multicanal), 1.25 MS/s (1 Canal), 32 Entradas Analógicas	Tarjeta
DAQ 779118-01 de National InstrumentsCable SHC68-68-EPM (2 m)	National Instruments	192061-02	Cable blindado
DK1 o DK2	Oculus VR	N/A	Auriculares Ocuclus Rift
Vizard 5 Lite	WorldViz	N/A	Software de realidad virtual
Condensadores C1 y C2	variados	N/A	Ajustar los valores para adaptarse a
las resistencias R1 y R2	variados	N/A	Ajustar los valores a medida
CD4011 Puerta NAND	variada	N/	A Puerta NAND
2N2222 transistor	variado	N/A	Transistor
NE555	circuito temporizador variado	N/A	Circuito
DB25 y conectores USB	variados	N/A	paralelo y conectores USB