Métodos experimentales para estudiar el control postural humano

Summary

Este artículo presenta un marco experimental/analítico para estudiar el control postural humano. El protocolo proporciona procedimientos paso a paso para realizar experimentos de pie, medir la cinemática corporal y las señales cinéticas, y analizar los resultados para proporcionar información sobre los mecanismos subyacentes al control postural humano.

Abstract

Muchos componentes de los sistemas nervioso y musculoesquelético actúan en conjunto para lograr la postura humana estable y erguida. Se necesitan experimentos controlados acompañados de métodos matemáticos adecuados para entender el papel de los diferentes subsistemas involucrados en el control postural humano. Este artículo describe un protocolo para realizar experimentos de pie perturbados, adquirir datos experimentales y llevar a cabo el análisis matemático posterior, con el objetivo de comprender el papel del sistema musculoesquelético y el control central en el postura erguida. Los resultados generados por estos métodos son importantes, ya que proporcionan información sobre el control del equilibrio saludable, constituyen la base para la comprensión de la etiología del equilibrio deteriorado en pacientes y ancianos, y ayudan en el diseño de intervenciones para mejorar control postural y estabilidad. Estos métodos se pueden utilizar para estudiar el papel del sistema somatosensorial, la rigidez intrínseca de la articulación del tobillo y el sistema visual en el control postural, y también pueden extenderse para investigar el papel del sistema vestibular. Los métodos se deben utilizar en el caso de una estrategia de tobillo, donde el cuerpo se mueve principalmente sobre la articulación del tobillo y se considera un péndulo invertido de un solo enlace.

Introduction

El control postural humano se realiza a través de complejas interacciones entre los sistemas nervioso central y musculoesquelético¹. El cuerpo humano en pie es inherentemente inestable, sujeto a una variedad de perturbaciones internas (por ejemplo, respiración, latidos del corazón) y externas (por ejemplo, gravedad). La estabilidad se logra mediante un controlador distribuido con componentes centrales, reflejos e intrínsecos(Figura 1).

El control postural se logra mediante: un controlador activo, mediado por el sistema nervioso central (SNC) y la médula espinal, que cambia la activación ....

Protocol

Todos los métodos experimentales han sido aprobados por la Junta de Etica de Investigación de la Universidad McGill y los sujetos firman consentimientos informados antes de participar.

1. Experimentos

NOTA: Cada experimento implica los siguientes pasos.

1. Prueba previa
   1. Preparar un esquema definido de todas las pruebas a realizar y hacer una lista de comprobación para la recopilación de datos.
   2. Proporcione al sujeto un formulario de consentimiento con toda la información necesaria, pídales que lo lean a fondo, respondan a cualquier pregunta y luego pídales que firmen el formulario.
   ....

Results

Pseudo secuencia ternaria aleatoria (PRTS) y señales TrapZ

La Figura 2A muestra una señal PRTS, que se genera integrando un perfil de velocidad pseudoaleatorio. Para cada tiempo de muestra, la velocidad de la señal puede ser igual a cero, o adquirir.......

Discussion

Varios pasos son críticos en la realización de estos experimentos para estudiar el control postural humano. Estos pasos están asociados con la medición correcta de las señales e incluyen: 1) Alineación correcta del eje del tobillo del vástago de rotación al de los pedales, para la correcta medición de los pares de tobillo. 2) Configuración correcta de los buscadores de rango para asegurarse de que funcionan en su rango y no están saturados durante los experimentos. 3) Medición de EMG con buena calidad y mínima conversaci.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Potenciómetro 5K	Maurey	112P19502	Mide el ángulo del eje del actuador
amplificadores y electrodos EMG de superficie Bagnoli de 8 canales	Delsys		Mide la EMG de los músculos del tobillo
AlienWare Laptop	Dell Inc.	P69F001-Rev. A02	PC portátil preparado para VR
Tarjeta de adquisición de datos	National instruments	4472	Muestrea las señales analógicas de los sensores
Válvula direccional	REXROTH	4WMR10C3X	Evita el flujo si el ángulo del eje del actuador supera ± 20°
Arnés de cuerpo entero	Jelco	740	Proteger a los sujetos de caídas
Telémetro láser	Micro-epsilon 1302-100	1507307	Mide el desplazamiento lineal del vástago
Telémetro láser	Micro-epsilon 1302-200	1509074	Mide el desplazamiento lineal del cuerpo
Célula de carga	Omega	LC302-100	Mide las fuerzas
de reacción verticalServoválvula proporcional	MOOG	D681-4718	Controla el flujo hidráulico a los actuadores rotativos
Actuador giratorio	Rotac	26R21VDEISFTFLGMTG	Aplica perturbaciones mecánicas
Transductor de par	Lebow	2110-5k	Mide el par de torsión
del tobillo Seguimiento de movimiento del entorno virtual	HTC inc.	1551984681	Rastrea el movimiento de la cabeza
Auriculares de realidad virtual	HTC inc.	1551984681	Proporciona perturbaciones visuales