Este protocolo describe cómo utilizar análisis de video cuadro por cuadro para cuantificar idiosincrásicos alcance de entender los movimientos en los seres humanos. Un análisis comparativo de alcanzar en avistado frente a adultos sanos unsighted se utiliza para demostrar la técnica, pero el método también puede aplicarse al estudio de poblaciones clínicas y de desarrollo.
Se requiere una suscripción a JoVE para ver este contenido. Inicie sesión o comience su prueba gratuita.
Artículo de método
Análisis de vídeo fotograma por fotograma de idiosincrásicos alcance de entender los movimientos en los seres humanos
En este artículo
Resumen
Resumen
Prensión, el acto de llegar para agarrar un objeto, es fundamental para la experiencia humana. Lo usamos para alimentarnos, novio a nosotros mismos y manipular objetos y herramientas en nuestro entorno. Tales comportamientos se deterioran por muchos trastornos sensoriomotores, sin embargo, nuestra comprensión actual de su control neural está lejos de ser completa. Las tecnologías actuales para investigar los movimientos de alcance a la comprensión a menudo utilizan seguimiento sistemas que pueden ser costosos, requieren la fijación de marcadores o sensores en las manos, impiden el movimiento natural y la regeneración sensorial y proporcionar cinemática del movimiento salida que puede ser difícil de interpretar. Aunque generalmente es eficaz para el estudio de los movimientos de alcance de entender estereotipados de adultos discapacitados visuales saludables, muchas de estas tecnologías enfrentan limitaciones adicionales al intentar estudiar los movimientos de alcance de entender impredecibles e idiosincrásicos de los bebés pequeños, unsighted adultos y pacientes con trastornos neurológicos. Así, presentamos un protocolo nuevo, barato y muy confiable pero flexible para la cuantificación de la estructura temporal y cinemática de los movimientos de alcance de entender idiosincrásicas en los seres humanos. Cámaras de vídeo de alta velocidad capturan múltiples vistas del movimiento de alcance de entender. Análisis de vídeo fotograma por fotograma se utilizan para documentar la distribución y magnitud de eventos conductuales predefinidas como inicio del movimiento, colección, altura máxima, abertura máxima, primer contacto y comprensión final. La estructura temporal del movimiento es reconstruida por documentar el número relativo de cada evento, mientras que la estructura cinemática de la mano se cuantifica mediante la función de regla o medida en software de edición fotográfica para calibrar 2 dimensional lineal distancias entre dos partes del cuerpo, o entre una parte del cuerpo y el objetivo. Análisis de vídeo fotograma por fotograma pueden proporcionar una descripción cuantitativa y completa de movimientos de alcance de entender idiosincrásicos y permitirán a los investigadores a ampliar su área de investigación para incluir una gama más amplia de naturalista prensil comportamientos, guiados por una amplia variedad de modalidades sensoriales, en las poblaciones saludables y clínicas.
Introducción
Prensión, el acto de llegar para agarrar un objeto, se utiliza para muchas funciones diarias, incluyendo la adquisición de alimentos para comer, aseo personal, manipular objetos, manejando herramientas y comunicar a través gesto y palabra escrita. La teoría más prominente sobre el control neurológico de la prensión, el doble canal de Visuomotor teoría1,2,3,4, propone que la prensión consiste en dos movimientos - un alcance transporta la mano a la ubicación de la meta y una comprensión que se abre, formas y se cierra la mano al tamaño y forma del blanco. Los dos movimientos están mediados por vías nerviosas disociables pero interactuantes de visual a la corteza motora del lóbulo parietal1,,2,3,4. Apoyo conductual para la teoría de doble canal de Visuomotor ha sido ambiguo, en gran parte debido a que el movimiento alcance de entender aparece como un acto transparente único y se desarrolla con poco esfuerzo consciente. Sin embargo, la prensión se estudia casi siempre en el contexto de prensión guiado visualmente, en el cual un participante sano alcanza para comprender un objeto visible. En estas circunstancias la acción aparecen como un único movimiento que se desarrolla de manera predecible y estereotipada. Antes del inicio de alcance los ojos para fijar el objetivo. El brazo se extiende los dígitos abrirán, preshape al tamaño del objeto y posteriormente empiezan a cerrar. Desenganchar los ojos de la meta justo antes del contacto de destino y final comprensión del destino sigue casi de inmediato luego5. Cuando se quita visión, sin embargo, la estructura del movimiento es fundamentalmente diferente. El movimiento se disocia en sus componentes constitutivos que un alcance dogmáticos se utiliza primero para localizar el objetivo de tocar y entonces hápticos señales asociadas con guía contacto objetivo formar y cierre de la mano para agarrar6.
Cuantificación del movimiento alcance de entender más a menudo se logra utilizando un sistema de seguimiento de movimiento (3D) dimensiones 3. Estos pueden incluir sistemas de seguimiento de infrarrojos, electromagnéticos de sistemas, o sistemas de seguimiento basados en vídeo. Mientras que tales sistemas son efectivos para adquirir medidas cinemáticas de prensión en participantes adultos sanos realizando movimientos stereotypical del alcance de entender hacia objetos de destino visible, tienen varios inconvenientes. Además de ser muy caros, estos sistemas requieren la fijación de sensores o marcadores en el brazo, mano y dígitos del participante. Estos generalmente se unen con cinta médica, que puede impedir la regeneración táctil de la mano, alterar el comportamiento natural de motor y distraer a los participantes7. Estos sistemas generalmente producen salida numérica relacionada con diferentes variables cinemáticas como aceleración, desaceleración y velocidad también no son ideales para investigar cómo la mano entra en contacto con el blanco. Cuando usando estos sistemas, sensores adicionales o equipos deben determinar qué parte de la mano hace contacto con el blanco, donde en el de destino se produce el contacto, y cómo podría cambiar la configuración de la mano en el fin de manipular el destino. Además, sistemas de seguimiento de infrarrojos, que son los más comúnmente empleados, requieren el uso de una cámara especializada para rastrear la ubicación de los marcadores en la mano en el espacio 3D6. Esto requiere una línea de vista directa entre la cámara y los sensores en la mano. Como tal, cualquier idiosincrasia en el movimiento suelen ocultar esta línea de la vista y ocasionar la pérdida de los datos cinemáticos. Sin embargo, hay un gran número de casos en el que idiosincrasia en el movimiento de alcance de entender es realmente la norma. Estos incluyen durante el desarrollo temprano, cuando los bebés están aprendiendo a alcanzar y agarrar objetos; Cuando el objeto no es visible y táctil señales se utilizarán para orientar el alcance y las garras; Cuando el objeto de destino es una extraña forma o textura; y cuando el participante presenta con cualquiera de una variedad de trastornos sensoriomotores como un accidente cerebrovascular, enfermedad de Huntington, enfermedad de Parkinson, Parálisis Cerebral, etc. en todos estos casos, el movimiento de alcance de entender no es ni predecible ni estereotipadas, ni necesariamente es guiado por visión. En consecuencia, la capacidad de movimiento 3D sistemas de seguimiento para cuantificar confiablemente la estructura temporal y cinemática de estos movimientos puede ser seriamente limitada debido a las interrupciones en la regeneración sensorial de la mano, cambios en el comportamiento natural del motor, pérdida de datos, o dificultades de interpretación de la salida cinemática idiosincrásica de estos dispositivos.
El presente trabajo describe una técnica novedosa para cuantificar idiosincrásicos alcance de entender los movimientos en varias poblaciones humanas que es asequible, no impide la regeneración sensorial de la mano o el comportamiento natural del motor y es confiable pero puede ser flexible modificado para adaptarse a una variedad de paradigmas experimentales. La técnica implica el uso de múltiples cámaras de alta velocidad para registrar el movimiento de alcance de entender desde múltiples ángulos. El vídeo entonces se analiza fuera de línea por progresar a través de los fotogramas de vídeo uno a la vez y el uso de inspección visual a los eventos conductuales clave del documento que, en conjunto, proporcionan una Descripción cuantificada de la organización temporal y cinemática del alcance de entender movimiento. El presente trabajo describe un análisis comparativo de visualmente - versus nonvisually guiada por movimientos de alcance de entender en adultos humanos sanos6,8,9,10 para demostrar la eficacia de la técnica; sin embargo, versiones modificadas de la técnica también han utilizado para cuantificar el alcance de entender acciones de los infantes11 y12de primates no humanos. Los resultados integrales de lo análisis de vídeo fotograma por fotograma de estos estudios son los primeros en demostrar el comportamiento en apoyo de la teoría de doble canal de Visuomotor de prensión.
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Protocolo
Todos los procedimientos con participantes humanos han sido aprobados por la Comisión de investigación de sujetos humanos de Universidad de Lethbridge y la ética de la investigación de la Universidad de Thompson ríos para sujetos humanos.
1. los participantes
- Lograr el consentimiento de los adultos que tienen una visión normal o corregida a normal y son de buena salud sin antecedentes de trastornos neurológicos o sensoriomotoras (a menos que el objetivo es investigar una particular población clínica).
2. experimental configuración
- Seleccione los arándanos, bolas de donut y rodajas de naranja para servir como alcanzar los objetivos. Medir un subconjunto de diez de cada uno de los objetivos a través de su eje más largo para determinar la longitud media de cada destino.
Nota: Utilizar objetivos que son uniformes en forma y tamaño. El tamaño medio de los objetivos de arándano era 12.41 ± 0,33 mm, el tamaño medio de los objetivos de la bola de donut 28.82 ± 1,67 mm y el tamaño medio de los objetivos de la rodaja de naranja fue de 60.53 ± 0,83 mm. - Determinar el número de juicio y orden para el experimento. Informar a los participantes que va completando un total de 60 alcanzando ensayos separados en 4 bloques (a 2 cuadras en la condición de la visión) y a 2 cuadras de la visión No con cada bloque que consiste en llegar a ensayos (5 repeticiones para cada uno de los objetos de 3 destino) 15. Informar a los participantes que para cada bloque de los objetos de destino, serán presentados en un orden aleatorio según lo determinado por un generador de números aleatorios. Asegúrese de que el orden de presentación de bloque es contrabalanceado a través de los participantes.
- Asiento al participante en una silla sin brazos en una habitación tranquila, bien iluminada y libre de distracciones. Dígale a los participantes a sentarse recto en la silla con los pies descansando plano y cuadrado en el piso y las manos descansando abierta y palma hacia abajo en la parte superior de sus muslos superiores.
- Ajuste la altura de un pedestal autónomo, altura-ajustable a la longitud del tronco del participante sentado para que la parte superior del pedestal se encuentra a medio camino entre la parte superior de la cadera de los participantes y esternón del participante. Coloque el pedestal directamente delante de la línea media de los participantes.
- Dile al participante ampliar su mano dominante directamente hacia la parte superior del pedestal. Ajuste la ubicación del pedestal que se coloca en la línea media de los participantes, sino a una distancia equivalente al brazo totalmente extendido y la mano del participante que el participante extendidos dedo entra en contacto con el borde distal del pedestal. Después de colocar el pedestal, pregunte al participante para volver su mano tendida a su regazo.
- Posición 1 cámara alta velocidad video sagital al participante, en el mismo lado que la mano no dominante de la participante a una distancia de 1 m desde el pedestal para grabar una vista de alcance de la mano dominante del participante. Ajustar la posición y el zoom de la cámara hasta la parte superior de la cabeza del participante, la posición de la mano en el muslo superior, y el objetivo de alcanzar en el pedestal son todo claramente visible desde este ángulo de la cámara.
- Colocar una segunda cámara de vídeo 1 m por delante del pedestal para capturar una vista en la parte delantera del participante. Ajuste la posición y el zoom de la cámara hasta que la parte superior de la cabeza del participante, la posición de la mano en el muslo y el objetivo de alcanzar en el pedestal son claramente visibles desde este ángulo de la cámara.
Nota: Cámaras de video adicionales pueden colocarse arriba, abajo, o frente al participante y pedestal como se desee. - Configurar cada cámara para grabar video en la máxima resolución posible a una velocidad de 60, 120 o 300 fotogramas por segundo con una velocidad de obturación de 1/250th (o hasta 1/1000th si el movimiento se realizará muy rápidamente) de un segundo. Conjunto de ambas cámaras para guardar cada archivo de vídeo como archivo de un AVI, MP4 o MOV. Utilice una lámpara fuerte que contiene luces cool (que generan calor insignificante) para iluminar la zona de participantes y pruebas. Configurar cada cámara para centrarse en el centro del pedestal.
Nota: En estas tarifas de marco alto y velocidades de obturación de una lámpara fuerte es necesaria para iluminar la zona de participantes y pruebas. Esto asegurará que los fotogramas de vídeo individuales son suficientemente iluminada y libre de artefactos de movimiento. - Instruir al participante para comenzar cada ensayo alcanzando con sus manos abiertas, relajado y descansando la palma hacia abajo en el dorso de los muslos superiores.
- Dígale a los participantes que al principio de cada ensayo, el experimentador Coloque un objeto de destino – un arándano, una bola de buñuelo o una rodaja de naranja, en el pedestal y que el participante debe esperar hasta que el experimentador proporciona un verbal 1, 2, 3 , Ir ' comando para alcanzar con su mano dominante, tome el objeto y luego coloque el objeto en su boca como si se van a comer.
- Dile al participante que debe realizar la tarea tan naturalmente como sea posible pero que realmente no tienen que comer el objeto de destino. Instruir a los participantes que después de colocar el objeto en la boca que luego deben usar su mano no dominante para recuperar el blanco de su boca y colocarlo en un contenedor ubicado en el piso junto a la mano no dominante de la participante. Instruir al participante a volver ambas manos a la posición inicial en sus muslos superiores en preparación para el próximo ensayo.
- Seleccione una venda que no es engorroso pero ocluir la visión foveal y periférica del objetivo. Proporcionar esta venda de los ojos a todos los participantes al principio de todos los bloques de ensayo sin visión y asegúrese de que lo usan antes de que el objeto de destino se coloca en el pedestal.
Nota: Cuando completar bloques de prueba de No visión, los participantes están con los ojos vendados antes de la primera visión No ensayo. Por lo tanto, ellos están con los ojos vendados antes de que un objeto se coloca en el pedestal que asegura que el participante no ve cuál de los objetos de posible destino se coloca en el pedestal para cualquier prueba de No visión dado. - Presione el botón 'record' en ambas cámaras antes de iniciar el experimento y asegurarse de que la posición y ubicación de cada cámara no cambia durante la duración de la tarea experimental para un determinado participante.
3. recolección de datos
- Comenzar el experimento golpeando rápidamente la superficie central del pedestal con el dedo índice.
Nota: El momento de contacto entre el dedo índice y el pedestal servirá como una referencia de tiempo que será visible en todos los registros de videos. - Coloque un objeto de calibración de tamaño conocido, como un cubo plástico de 1 cm3 , en el centro de la parte superior del pedestal que cada cámara tiene una vista fronto-paralelo de un lado del cubo. Dejar el objeto de la calibración en el pedestal durante aproximadamente 5 s para que cada cámara de video capta una vista sin obstáculos, entonces quitar el objeto de la calibración antes del juicio llegando a primera.
- Informar a los participantes que el experimento está a punto de comenzar, asegúrese de que el participante lleva la venda de los ojos si están a punto de completar un bloque de prueba de No visión y preguntar al participante para confirmar verbalmente si están listos para empezar.
- Coloque el primer objeto en el pedestal y use una señal de "1, 2, 3, Go" para indicar a los participantes para llevar a cabo el juicio llegando a.
- Repita el paso 3.4. hasta que el participante haya completado un total de 60, llegando a los ensayos. Asegúrese de que el participante sólo lleva los ojos vendados para los bloques de prueba de No visión.
- Después de 60 a ensayos, detener la grabación de la cámara de video. Respuesta cualquier final las preguntas que el participante puede tener y que puedan dejar.
4. preparar Videos para análisis de Video cuadro por cuadro
- Descargar los archivos de vídeo desde la cámara a un ordenador seguro que tiene un programa de software de edición video instalado.
- Abra los archivos de vídeo en el programa de software edición de video. En la Ventana Inicio que se abre, haga clic en el botón Nuevo proyecto . Para la opción Formato de visualización de vídeo seleccione fotogramas. Seleccione la opción de formato de captura de DV. Haga clic en aceptar de | Sí.
- Haga clic en la ficha Navegador multimedia y navegar para encontrar los archivos de vídeo para el participante. Haga clic y mantenga a uno de los archivos de vídeo para arrastrar y soltar en el adyacente línea de tiempo. Esto provocará la grabación de vídeo aparezca en la ventana del programa . Utilice las teclas de flecha del teclado para avanzar hacia adelante o hacia atrás a través de la grabación de vídeo.
- Utilice las teclas de flecha del teclado para desplazarse por el cuadro de vídeo que representa el momento en que el experimentador golpea la parte superior del pedestal con su dedo índice. Hacer una pausa en la grabación de vídeo en este marco para que la cabeza lectora (en la línea de tiempo) se coloca en el fotograma exacto donde dedo del experimentador primero hace contacto con el pedestal.
- Utilice la función de ajuste en el software para recortar de edición de vídeo (eliminar) todos los marcos antes del fotograma actual. Para ello, haga clic en el marca | Archivo | De exportación | Los medios de comunicación opciones. En la ventana de Ajustes de exportación que se abre, seleccione H.264 para la opción de formato y Fuente de fósforo para la opción preestablecida.
- Haga clic en el Nombre de salida y buscar la carpeta donde desea guardar el registro de vídeo recién cortado. Proporcionar un nuevo nombre de archivo para el expediente del vídeo de recién cortado que están creando, luego haga clic en el botón Guardar . Esto volverá a los Ajustes de exportación. Haga clic en la opción exportar .
- Repita los pasos 4.1-4.6 para todos los registros de vídeo por cada participante a crear un archivo de vídeo recién cortado que corresponde a cada uno de los archivos de vídeo originales. Utilice sólo los archivos de vídeo recién recortados para posteriores análisis de videos cuadro por cuadro.
Nota: En los archivos de vídeo recién cortados, marco 1 de cada archivo de vídeo describen el mismo evento conductual (por ejemplo, momento del primer contacto entre el dedo del experimentador y el pedestal) y son en esencia tiempo-sincronizado. Esto permite rápido y fácil cambio entre diferentes vistas de videos de un solo evento conductual en una única sesión de prueba para un solo participante. - Cierre y vuelva a abrir el software de edición de vídeo. Repita los pasos del 4.2. y 4.3. Seleccione y arrastre todos los registros de vídeo recién cortados de un solo participante en distintos plazos en el software para el análisis de video cuadro por cuadro de edición de vídeo. Esto le permitirá navegar a través de las múltiples vistas de videos para cada participante de manera tiempo-sincronizado. Para cambiar el registro de que video (e.g., frontal o lateral) se muestra en la ventana del programa , simplemente haga clic y arrastre la línea de tiempo de vídeo que contiene la vista video recomendado: a la parte superior de los otros plazos videos.
Nota: Paso 4.8. se lleva a cabo utilizando el software de edición de vídeo y sirve temporalmente tiempo-sincronizar todas las videos opiniones de un solo participante.
5. marco-por-marco análisis de vídeo: organización Temporal
- Para cada ensayo alcanzando, describen la organización temporal del movimiento alcance de entender con las flechas del teclado para avanzar a través del tiempo-sincronizado video registros marco por marco. Anote en una hoja de cálculo (suplemento tabla 1), el primer número de fotograma para cada evento conductual clave descrito en pasos 5.1.1-5.1.6, que también se describen en la tabla 1 e ilustrado en la figura 1.
Nota: Mientras que todos los eventos de comportamiento claves 6 están generalmente presentes en cada ensayo de visión, algunos pueden no siempre estar presentes en los ensayos de No visión.- Identificar el inicio del movimiento, que se define como el primer levantamiento visible de la palma de la mano del dorso de la parte superior del muslo.
- Identificar la colección, que se define como la formación de una postura de la mano cerrada en la que los dígitos máximo flexión y cierran. Colección ocurre generalmente, después de inicio del movimiento y antes de la apertura de pico.
- Determinar altura máxima, que se define como la altura máxima de la articulación más proximal del dedo índice que llega de la mano hacia el objeto de destino.
- Identificar la apertura de la Cumbre, que se define como la abertura máxima de la mano (medida entre la punta central del dedo índice y la punta central del pulgar) que se produce después de la recolección pero antes del primer contacto. A veces los dígitos se volverá a abrir después de primer contacto con el objeto de destino, en cuyo caso, también registro el número del marco de esta segunda abertura máxima.
- Identificar el primer contacto, que se define como el primer punto de contacto entre la mano y el objeto de destino.
- Identificar el alcance final, que se define como el momento en que toda manipulación del objeto es completa y el participante tiene un asimiento firme en el objeto de destino.
6. marco-por-marco análisis de vídeo: escala de calibración cinemática
- Crear una escala de calibración para cada participante que puede utilizar para convertir medidas del expediente del vídeo de pixeles a centímetros de distancia.
- Arrastrar y soltar el expediente del vídeo de interés en la línea de tiempo del vídeo edición programa como en los pasos 4.2. y 4.3. Mueva la cabeza lectora hasta el fotograma que representa el objeto de la calibración y en el Marco de la exportación. En la ventana de Marco de exportación que se abre, introduzca un nombre para la imagen fija del marco en el cuadro nombre de la opción, introducir TIFF en formato de cuadro de opción y haga clic en el cuadro de opción de ruta a la carpeta que desea guarda la imagen de marco todavía en.
- Abrir todavía este archivo de imagen del marco en un programa de retoque fotográfico. Haga clic en imagen | Análisis | Configurar escala de medida | Custom para transformar el puntero del mouse en una herramienta de regla. Utilice la herramienta regla para haga clic en un lado del cubo de calibración de 1 cm3 , arrastre la herramienta regla hacia el lado opuesto del cubo calibración, manteniendo la línea más horizontal posible y soltar el click en el lado opuesto del cubo.
Nota: Una vez paso 6.1.2. es completo el software de edición de fotos programa automáticamente calcular la longitud de la línea que se dibuja en píxeles y mostrará este valor en la opción Pixel en la ventana abierta de la Escala de medición . - En la ventana de Escala de medida , escriba 10 en el cuadro de opción Longitud lógica y milímetros en la caja de la opción de Unidades lógicas . Haga clic en el guardar ajuste preestablecido. En la ventana de Medición escala preestablecida , entrar la vista video y código o número del participante relevante (p. ej., Vista lateral-Participant1) en el cuadro de opción de Nombre preestablecido y haga clic en Aceptar.
- Haga clic en Aceptar en la ventana de Escala de medida .
Nota: Repita los pasos 6.1.1 a 6.1.4. para cada vídeo vista para cada participante.
7. marco-por-marco análisis de vídeo: estructura cinemática
- Para cada ensayo llegando a describir la estructura cinemática del movimiento de alcance de entender usando la herramienta regla en el programa de software de edición de fotos para registrar las medidas de distancia pertinente se describe en pasos 7.9 7.4 y tabla 1.
- Utilizar el software de edición de vídeo para exportar una imagen fija del marco (paso 6.1.1.) que representa a cada uno de los siguientes eventos conductuales: colección, altura máxima, abertura máxima, primer contacto y comprensión final (para cada ensayo).
- Abra la imagen fija del marco que representa el evento comportamiento clave de interés en el software de edición fotográfica. Haga clic en imagen | Análisis | Configurar escala de medida y seleccione la escala de calibración predefinidos que corresponde a la vista de video y participante representado en la imagen que desea tomar una medida de la distancia de (p. ej., Vista lateral-Participant1).
Nota: Seleccionar la escala apropiada calibración preestablecida se asegurará de que todas las distancias posteriores medidas con la herramienta regla se convertirá con precisión de píxeles en milímetros. La balanza de calibración preestablecida se quedará automáticamente seleccionada para todos los archivos de imagen posteriores que se abren. Por lo tanto, no hay que repetir paso 7.3. hasta que cambias a analizar todavía marco imágenes de un video vista diferente o un participante diferente. - Abra la imagen fija del marco que representa el evento más importante comportamiento de colección de la foto software de edición. Seleccione la herramienta regla y utilizarlo para trazar una línea recta entre la punta central del pulgar y la punta central del dedo índice.
- Haga clic en imagen | Análisis | Grabar mediciones de, que hará que la Medición abrir. Registrar la longitud de esta línea como la distancia de la colección en la hoja de cálculo (suplemento tabla 1).
- Abra la imagen fija de la estructura que representa la altura máxima de la foto software de edición. Utilice la herramienta regla para medir la distancia vertical entre la parte superior del pedestal y la parte superior del nudillo del índice del participante. Registrar la longitud de esta línea como la distancia de altura máxima en la hoja de cálculo.
- Abra la imagen fija del marco que representa la abertura del pico en la foto software de edición. Utilice la herramienta regla para medir la distancia entre la punta central del pulgar y la punta central del dedo índice. Registrar la longitud de esta línea como la distancia de apertura de pico en la hoja de cálculo.
- Abra la imagen fija del marco que representa el primer contacto en el software de edición fotográfica. Utilice la herramienta regla para medir la distancia entre la punta central del pulgar y la punta central del dedo índice. Registrar la longitud de esta línea como el primero, póngase en contacto con distancia de apertura de la hoja de cálculo.
- Abra la imagen fija del marco que representa el alcance final de la foto software de edición. Utilice la herramienta regla para medir la distancia entre la punta central del pulgar y la punta central del dedo índice. Registrar la longitud de esta línea como la distancia de alcance final apertura en la hoja de cálculo.
8. marco-por-marco análisis de vídeo: medidas topográficas
- Al realizar el anterior análisis de vídeo fotograma por fotograma, también las características topográficas adicional del documento del alcance de entender el movimiento como parte de la mano para hacer un primer contacto, puntos de contacto, puntos de agarre, ajustes, tipo de grip y asimiento estrategia ( Tabla 2).
- Documento, en la hoja de cálculo, que parte de la mano se utiliza para hacer el primer contacto con el objetivo de cada ensayo, para cada participante. Utilizar la notación siguiente: 1 = General, 2 = dedo del índice, 3 = dedo medio, 4 = anillo de dedo, 5 = pinky, 6 = Palma, 7 = dorso de la mano.
- Determinar los puntos de contacto primera exportar una imagen fija del marco de la meta, abriendo en el software de edición de foto y usando la herramienta de pincel del programa para marcar el lugar en el destino en que el primer contacto entre la mano y el objetivo se estableció para cada uno juicio. Ajuste el tamaño, opacidad y color de la herramienta Pincel para satisfacer sus necesidades. Repita este paso hasta que haya creado un solo mapa topográfico que indica la ubicación de los primeros puntos de contacto en el destino para cada participante.
Nota: Un ejemplo agregados primera de puntos de contacto a través de todos los participantes en un único estudio, vea representante resultados a continuación. - Determinar los puntos de agarre por exportar una imagen fija del marco de la meta, abriendo en el software de edición de foto y usando la herramienta de pincel del programa para marcar el lugar en el destino en el que la mano entra en contacto con el destino en el tiempo de asimiento final para cada ensayo. Ajuste el tamaño, opacidad y color de la herramienta Pincel para satisfacer sus necesidades. Repita este paso hasta que haya creado un solo mapa topográfico indica la ubicación de puntos de agarre en el blanco para cada participante.
Nota: Para obtener un ejemplo de puntos de agarre agregado a través de todos los participantes en un único estudio, ver representante resultados a continuación.- Determinar visualmente las ubicaciones contacto alcance promedio para el dedo pulgar y de la oposición en el destino para los participantes ciegos. Indican estas dos ubicaciones contacto como los "línea de base alcance puntos de contacto"
- Utilice la herramienta Pincel para marcar los "línea de base alcance puntos de contacto" en el mapa topográfico que muestra primero los puntos de contacto para cada participante. Continuación, utilice la herramienta regla (ver pasos 6.1. a 6.1.4. y 7.5.) para medir la distancia lineal 2D entre cada primer punto de contacto y el punto de contacto de línea de base respectiva. Repita este paso para cada primer punto de contacto para cada participante en la visión y las no condiciones de visión. Calcular el promedio "distancia al punto de contacto de línea de base" para cada participante, que indica hasta qué punto, en promedio, ubicación de los participantes del primer contacto difiere desde el punto de contacto de agarre de base.
- Utilice la herramienta Pincel para marcar los "línea de base puntos de contacto" en el mapa topográfico que muestra puntos de contacto de agarre para cada participante. Continuación, utilice la herramienta regla (ver pasos 6.1. y 6.1.4. y 7.5.) para medir la distancia lineal 2D entre cada punto de asimiento y el punto de contacto de línea de base respectiva. Repita este paso para cada punto de agarre de cada participante en la visión y sin condiciones de visión. Calcular el promedio "distancia al punto de contacto de línea de base" para cada participante, que le indicará cómo ahora, en promedio los puntos de contacto de agarre de un participante diferenciaron desde el punto de contacto de agarre de base.
- Determinar el número de ajustes realizados en cada ensayo por inspeccionar el expediente del vídeo, tomando nota de todas las instancias donde el participante liberado y restablecer contacto con el objetivo de entre el marco de primer contacto y el marco de comprensión final. Registre el número total de ajustes por prueba para cada participante la hoja de cálculo.
- Determinar el agarre tipo usado para recoger el objetivo de cada ensayo y regístrelo en la hoja de cálculo: agarre de pinza (i): caracterizada por el destino entre las almohadillas del pulgar y un otros dígitos de la misma mano, agarre (ii) precisión de agarre: caracterizado por agarrar el objetivo entre las almohadillas del pulgar y por lo menos dos otros números de la misma mano, o (iii) poder agarre: caracterizado por el blanco entre la palma y los dígitos de la misma mano de agarre.
- Determinar la estrategia de comprensión (preshaping, tacto entonces de entender, variación 1, variación 2 o variación 3 estrategia; ver representante resultados más abajo) utilizado para cada ensayo y registre en la hoja de cálculo.
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Resultados
Esta sección proporciona ejemplos de los resultados que pueden obtenerse cuando se usa análisis de video cuadro por cuadro para investigar movimientos idiosincrásicos de alcance de entender bajo dirección sensorial no visuales. El hallazgo principal es que cuando los participantes pueden usar visión para identificar preventivamente ambos la extrínseca (ubicación/orientación) y propiedades intrínsecas (tamaño/forma) de un objetivo de objetos que integran el alcance y la comprensión en un s...
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Discusión
El documento describe cómo utilizar análisis de video cuadro por cuadro para cuantificar la organización temporal, la estructura cinemática y un subconjunto de características topográficas de los movimientos de alcance a la comprensión humanos. La técnica puede utilizarse para estudiar movimientos guiados visualmente típicos de alcance de entender, pero también a movimientos idiosincrásicos de alcance de entender. Estos movimientos son difíciles de estudiar con movimiento 3D tradicional sistemas de seguimiento, pero son ...
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Divulgaciones
Los autores tienen intereses financieros que compiten a revelar.
Agradecimientos
Los autores desean agradecer a Alexis M. Wilson y Marisa E. Bertoli por su ayuda con rodajes y preparando el video para este manuscrito. Esta investigación fue apoyada por las ciencias naturales y Consejo de investigación ingeniería de Canadá (JMK, JRK, IQW), Alberta salud Innova soluciones (JMK) y los institutos canadienses de investigación de salud (IQW).
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Cámaras de video de alta velocidad | Cámara de alta velocidad Casio | http://www.casio-intl.com/asia-mea/en/dc/ex_f1/ o http://www.casio-intl.com/asia-mea/en/dc/ex_100/ | Casio EX-F1 o cámara de alta velocidad Casio EX-100 utilizada para recopilar registros de video de alta velocidad |
| Adobe Photoshop | Adobe | http://www.adobe.com/ca/products/photoshop.html | Software utilizado para calibrar y medir distancias en fotogramas |
| de video individualesAdobe Premiere Pro | Adobe | http://www.adobe.com/ca/products/premiere.html?sdid=KKQOM&mv=search&s_kwcid=AL!3085!3!193588412847!e!!g!!adobe%20premiere%20pro&ef_id=WDd17AAABAeTD6-D:20170606160204:s | Software utilizado para realizar análisis de vídeo fotograma a fotograma |
| Pedestal ajustable en altura | Sanus | http://www.sanus.com/en_US/products/speaker-stands/htb3/ | Un soporte de altavoz ajustable en altura con una placa superior triangular de 9 cm x 9 cm hecha a medida unida a la parte superior con un tornillo se utiliza como pedestal de alcance |
| cubo de calibración de 1 cm | (Walmart) | https://www.walmart.com/ip/Learning-Resources-Centimeter-Cubes-Set-500/24886372 | Se utiliza un cubo de plástico de 1 cm para transformar las medidas de distancia de píxeles a centímetros |
| Línea | de puntos de luz de estudiohttps://www.bhphotovideo.com/c/product/1035910-REG/dot_line_rs_5620_1600w_led_light.html | Lámpara fuerte con luz LED fría que se utiliza para iluminar al participante y el área de prueba | |
| Máscara para dormir tridimensional (3D) | Kfine | https://www.amazon.com/Kfine-Sleeping-Contoured-lightweight-Comfortable/dp/B06W5CDY78?th=1 | Se utiliza como venda en los ojos para ocluir la visión en la condición de No Visión |
| Rodajas de naranja | N/A | N/A | Las rodajas de naranja sirvieron como los objetivos de alcance de gran tamaño |
| Bolas de rosquilla Tim | Hortons | http://www.timhortons.com/ca/en/menu/timbits.php | Los timbits simples y pasados de moda de Tim Hortons sirvieron como objetivos de alcance de tamaño mediano |
| Arándanos | N/A | N/A | Los arándanos sirvieron como objetivos de alcance de tamaño pequeño |
Referencias
- Karl, J. M., Whishaw, I. Q. Different evolutionary origins for the Reach and the Grasp: an explanation for dual visuomotor channels in primate parietofrontal cortex. Front Neurol. 4 (208), (2013).
- Whishaw, I. Q., Karl, J. M. The contribution of the reach and the grasp to shaping brain and behaviour. Can J Exp Psychol. 68 (4), 223-235 (2014).
- Jeannerod, M. Intersegmental coordination during reaching at natural visual objects. Attention and Performance IX. Long, J., Badeley, A. , Hillsdale: Lawrence Erlbaum Associates. 153-169 (1981).
- Arbib, M. A. Perceptual structures and distributed motor control. Handbook of Physiology. Brooks, V. B. 2, American Psychological Society. 1449-1480 (1981).
- De Bruin, N., Sacrey, L. A., Brown, L. A., Doan, J., Whishaw, I. Q. Visual guidance for hand advance but not hand withdrawal in a reach-to-eat task in adult humans: reaching is a composite movement. J Mot Behav. 40 (4), 337-346 (2008).
- Karl, J. M., Sacrey, L. A., Doan, J. B., Whishaw, I. Q. Hand shaping using hapsis resembles visually guided hand shaping. Exp Brain Res. 219 (1), 59-74 (2012).
- Domellöff, E., Hopkins, B., Francis, B., Rönnqvist, L. Effects of finger markers on the kinematics of reaching movements in young children and adults. J Appl Biomech. 23 (4), 315-321 (2007).
- Karl, J. M., Sacrey, L. A., Doan, J. B., Whishaw, I. Q. Oral hapsis guides accurate hand preshaping for grasping food targets in the mouth. Exp Brain Res. 221 (2), 223-240 (2012).
- Karl, J. M., Schneider, L. R., Whishaw, I. Q. Nonvisual learning of intrinsic object properties in a reaching task dissociates grasp from reach. Exp Brain Res. 225 (4), 465-477 (2013).
- Hall, L. A., Karl, J. M., Thomas, B. L., Whishaw, I. Q. Reach and Grasp reconfigurations reveal that proprioception assists reaching and hapsis assists grasping in peripheral vision. Exp Brain Res. 232 (9), 2807-2819 (2014).
- Karl, J. M., Whishaw, I. Q. Haptic grasping configurations in early infancy reveal different developmental profiles for visual guidance of the Reach versus the Grasp. Exp Brain Res. 232 (9), 3301-3316 (2014).
- Whishaw, I. Q., Karl, J. M., Humphrey, N. K. Dissociation of the Reach and the Grasp in the destriate (V1) monkey Helen: a new anatomy for the dual visuomotor channel theory of reaching. Exp Brain Res. 234 (8), 2351-2362 (2016).
- Timmann, D., Stelmach, G. E., Bloedel, J. R. Grasping component alterations and limb transport. Exp Brain Res. 108 (3), 486-492 (1996).
- Saling, M., Mescheriakov, S., Molokanova, E., Stelmach, G. E., Berger, M. Grip reorganization during wrist transport: the influence of an altered aperture. Exp Brain Res. 108 (3), 493-500 (1996).
- Whishaw, I. Q., Faraji, J., Kuntz, J., Mirza Ahga, B., Patel, M., Metz, G. A. S., et al. Organization of the reach and grasp in head-fixed vs freely-moving mice provides support for multiple motor channel theory of neocortical organization. Exp Brain Res. 235 (6), 1919-1932 (2017).
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Reimpresiones y permisos
