Waiting
Procesando inicio de sesión ...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Neuroscience

运动任务条件对长期中风幸存者目标定向手臂达到运动学和树干补偿的影响

Published: May 2, 2021 doi: 10.3791/61940

Summary

该协议旨在调查任务条件对慢性中风幸存者运动策略的影响。此外,此协议可用于检查神经肌肉电刺激引起的肘部延长限制是否在非残疾成人达到目标方向的手臂时导致躯干补偿。

Abstract

躯干补偿是替代慢性中风幸存者上肢 (UE) 运动缺陷的最常见运动策略。缺乏证据来研究任务条件如何影响主干补偿和目标导向的手臂达到运动学。该议定书旨在调查任务条件(包括任务难度和复杂性)对目标定向手臂达到运动学的影响。招募了两名非残疾青年和两名患有轻度UE运动损伤的慢性中风幸存者来测试该方案。每个参与者执行目标导向臂达到四个不同的任务条件(2 个任务困难 [大目标与小目标] X 2 任务复杂性 [指向与拾取])。任务目标是达到并指向目标,或拿起位于家庭位置前 20 厘米的物体,分别用手写笔或一对筷子,以响应听觉提示。参与者执行了十次达到每个任务条件。使用三维运动捕捉摄像机系统记录躯干和手臂运动学。代表性结果表明,由于任务复杂性,运动持续时间、运动抖动和树干补偿显著增加,但并非所有参与者都面临任务困难。慢性中风幸存者比非残疾成年人明显慢、更急躁、更依赖反馈的手臂,并且明显增加补偿性躯干运动。我们的代表性结果支持此协议可用于调查任务条件对患有轻度 UE 运动损伤的慢性中风幸存者的运动控制策略的影响。

Introduction

躯干运动是最常见的策略,以弥补在中风后上肢(UE)运动缺陷1,2的个人肘部和肩部的有限自由度。先前的研究表明,中风后的个人在不同的运动任务环境中采用不同的运动策略3,4,5。动态系统电机控制理论解释运动产生于内部个体因素和外部因素,如任务条件和环境6。此外,Fitt定律解释了任务难度与运动速度之间的关系,倾向于以较慢的速度7执行难度更大的任务。在目标导向的手臂到达任务方面,Gentilucci报告说,与较大的物体8相比,人们在到达和抓住较小的物体时会减慢到达动作。然而,任务复杂性对长期中风幸存者达到运动学和补偿运动策略的目标导向手臂的影响没有得到很好的理解。先前一项研究,检查了慢性中风幸存者的指点和把握任务,表明两个不同任务之间的运动变量差异解释了由Fugl-Meyer上肢分数9测量的UE运动损伤的差异。然而,这项研究没有直接比较运动策略在指点和把握任务之间的运动变量方面有何不同。更好地了解任务条件对补偿性运动战略的影响,考虑到个别运动损伤水平,对于设计有效的治疗方案以尽量减少补偿性运动和最大限度地恢复运动损伤至关重要。因此,必须调查任务条件,特别是任务复杂性,如何影响中风后运动障碍个体的运动策略。这项拟议的研究协议将调查任务条件对非残疾成年人和中风幸存者目标导向手臂运动学的影响。该协议的目的是双重的:1) 调查任务复杂性是否影响慢性中风幸存者的躯干补偿和目标导向手臂达到运动学:2) 确定此协议能否区分非残疾成人和慢性中风幸存者之间目标定向手臂的运动学。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

苏尼上一医科大学机构审查委员会(IRB)批准了这一协议。

1. 参与者筛选

  1. 在IRB批准下,执行所有研究方法,并经《赫尔辛基宣言》批准。
  2. 招募没有任何神经或肌肉骨骼问题,防止上肢运动任务性能的非残疾成年人。
  3. 招募慢性中风幸存者,其中风发病时间至少为研究参与前六个月,且有轻度至中度上肢运动损伤,Fugl-Meyer 对上肢得分的评估显示,66 人中有 19 至 60 人患有慢性中风,并且可以自愿延长半身手腕和手指至少 10 度。
  4. 安排潜在参与者参加数据收集会议。
  5. 在启动任何实验程序之前,获得所有研究参与者的书面知情同意。
  6. 使用有关其人口统计学、以前手臂受伤史、手部支配地位和对特定精细手动技能任务的信心的调查问卷筛选所有参与者,以获得研究参与资格。

2. 上肢电机结果测量

  1. 执行珀杜佩格板测试与标准程序10
  2. 使用标准程序11、 12执行上四肢电机 (FMA-UE) 的 Fugl-Meyer 评估。

3. 心理社会和认知行为评估

  1. 让参与者使用在线调查平台完成以下问卷:埃丁堡手感清单:关于以前使用筷子的经验的调查问卷。以及筷子使用的自效问卷。

4. 准备目标导向的手臂到达任务

  1. 准备运动捕捉相机系统进行运动记录。
    1. 使用运动捕捉工作站软件校准运动捕捉摄像头。
    2. 使用运动捕获工作站软件设置世界坐标的起源。
    3. 将所有标记三合会放在运动捕捉摄像机视图的桌子上,并检查所有标记三合会是否在视场内。
  2. 准备运动捕获数据采集软件以构建骨骼模型。
    1. 将标记集从运动捕获工作站软件导入运动捕获数据采集软件。
    2. 激活虚拟传感器(即标记三合会)。
    3. 设置世界轴。
    4. 将虚拟传感器分配给骨架模型的主体部分。
  3. 设置目标导向臂,达到任务条件。
    1. 将桌子放在运动捕捉摄像机视场的中心。
    2. 将层压目标定向臂到达表上的指定区域的模板纸。
    3. 在桌子上准备一双筷子。
    4. 准备播放听觉提示音频文件。
    5. 编写任务说明脚本。
    6. 测试运动捕获系统,以确保其正常工作。
  4. 设置参与者。
    1. 将反光标记三合会附着在参与者的手臂、手和躯干的皮肤上。对标记三合会位置使用以下描述:
      树干的标志三合会: 在肩骨的中间边界之间
      每个上臂的标记三合会:位于上臂横向表面的中间
      每个前臂的标记三合会:在前臂的后部表面中间
      每只手的标记三合会:在第 块元腕骨的后部表面中间
    2. 准备一个带有标记三合会的筷子。
    3. 将标记三合会放在位于运动捕捉摄像机视场中心的桌子上。
    4. 使用上肢关节和躯干骨架模型对参与者的身体段进行数字化,其中包括使用运动捕获数据采集软件的以下地标:
      上躯干:C7 和 T1 椎骨之间的一个点
      下躯干:T12 和 L1 椎骨之间的一个点
      肩部(格莱诺胡梅勒关节),两个点等距从哈默鲁斯头部的中心
      肘部:中肘和侧肘上的两个点,与关节中心等距
      手腕:中手腕和侧手腕上的两个点,与关节中心等距
      手:每只手的第三个法兰克斯的尖端
    5. 使用运动捕获数据采集软件,使用标记三合会将筷子尖数化。
    6. 使用移动捕获数据采集软件使用位于桌子上的标记三合会数字化主位置和目标位置。

5. 目标导向手臂到达任务的性能

  1. 将参与者定位在坐姿上。
  2. 要求参与者在没有躯干运动的情况下向前伸手,然后定位表,将目标定位在参与者最大手臂到达距离的大约 80% 的位置。
  3. 指示参与者在每个任务执行开始时保持直立的后备箱姿势。在任务执行期间,主干运动将没有限制。
  4. 指导参与者如何使用 Youtube 视频 (https://youtu.be/2Bns2m5Bg4M) 使用筷子来标准化筷子的使用方式。
  5. 执行任务条件 1 - 到达并指向大目标。
    1. 指示参与者用占统治地位的手(非残疾成人)或平手(中风参与者)握住筷子。参与者将把筷子的尖端触摸到家庭位置的中心。指示参与者在开始时保持直立的躯干姿势。
    2. 将任务条件模板纸固定在表上的指定区域。模板纸包括两个方块,每个正方形的中心有一个十字架:一个用于主页位置,另一个用于目标区域。对于此任务,目标方形大小为 1 x 1 厘米2。目标位置位于 20 个主位置前面。
    3. 描述任务说明。
      1. 说明:"此任务的目标是尽可能快速准确地使用筷子尖到达和敲击目标区域。您将用右(或左)握住筷子[指示表演的手]。将筷子的尖端放在家庭位置[指示家庭位置]。当您听到"GO"信号时,请尽快用筷子尖触到并点击目标[指示目标]。尽量点击目标的中心。您将有三秒钟的时间点击目标。我会给你一个'停止'信号3秒后,'GO'信号。如果您没有在 3 秒内点击目标,请将筷子的提示带到家庭位置,等待下一次试用。您将在试用之间休息 10 秒进行 10 次试验。你有什么问题吗?[解决参与者提出的任何问题,然后进行熟悉化试验]你将有三个试验作为练习。[练习试验后,进行实际试验]现在,我们将进行实际试验。尽量快点到达并点击。
    4. 使用计算机播放听觉提示信号音频文件,使参与者熟悉提示。
    5. 执行三个熟悉试验。
    6. 指示参与者为任务执行做好准备。确保参与者充分了解任务执行过程。
    7. 使用运动捕获数据采集软件开始运动捕获记录。
    8. 使用计算机播放听觉提示音频文件。
    9. 执行 10 次试验。
    10. 停止运动捕捉记录。
    11. 休息2分钟。
  6. 执行任务条件 2 - 到达并指向小目标。
    1. 指示参与者用占统治地位的手(非残疾成人)或平手(中风参与者)握住筷子。参与者将把筷子的尖端触摸到家庭位置的中心。要求参与者在开始时保持直立的躯干姿势。
    2. 将任务条件模板纸固定在表上的指定区域。对于此任务,目标方形大小为 0.3 X 0.3 厘米2。目标位置位于 20 个主位置前面。
    3. 描述任务指令。
      1. 说明:"此任务的目标与之前的任务相同:尽可能快速准确地用筷子尖触到目标。我们将使用较小的目标[指示目标]。指令与上一项任务相同。当您听到"GO"信号时,请尽快用筷子尖触到并点击目标[指示目标]。尽量点击目标的中心。你有什么问题吗?[解决参与者提出的任何问题,然后进行熟悉化试验]你将有三个试验作为练习。[熟悉试验后,继续进行实际试验]现在,我们将进行实际试验。尽量快点到达并点击。
    4. 使用计算机播放听觉提示信号音频文件,使参与者熟悉提示。
    5. 执行三个熟悉试验。
    6. 指示参与者为任务执行做好准备。确保参与者充分了解任务执行过程。
    7. 使用运动捕获数据采集软件开始运动捕获记录。
    8. 使用计算机播放听觉提示音频文件。
    9. 执行 10 次试验。
    10. 停止运动捕捉记录。
    11. 休息2分钟。
  7. 执行任务条件 3 - 到达并拾取一个大目标对象。
    1. 指示参与者用占统治地位的手(非残疾成人)或平手(中风参与者)拿着一双筷子。参与者将把筷子的提示触摸在家庭位置的中心。要求参与者在开始时保持直立的躯干姿势。
    2. 将任务条件模板纸固定在表上的指定区域。对于此任务,目标对象是边缘 1 厘米的塑料立方体。目标对象位于主位置前面 20 个。
    3. 将目标对象放在目标区域。
    4. 描述任务说明。
      1. 说明:"此任务的目标是尽快用一双筷子到达并拿起一个塑料立方体(指示立方体),大约一英寸的高度,而不会掉落。您将拿着一双筷子,右(或左)[指示表演的手]。将筷子的提示放在家庭位置[指示家庭位置]。当你听到"GO"信号时,用筷子尽可能快地达到并拿起立方体[指示目标],大约一英寸高。您将有三秒钟的时间拿起目标。我会给你一个'停止'信号3秒后,'GO'信号。如果您在 3 秒内没有拿起目标,请将筷子的提示带到家里的位置,等待下一次试用。您将在试用之间休息 10 秒进行 10 次试验。你有什么问题吗?[解决参与者提出的任何问题,然后进行熟悉化试验]你将有三个试验作为练习。[熟悉试验后,继续进行实际试验]现在,我们将进行实际试验。尽量尽快到达并拿起。
    5. 使用计算机播放听觉提示信号音频文件,使参与者熟悉提示。
    6. 执行三个熟悉试验。
    7. 指示参与者为任务执行做好准备。确保参与者充分了解任务执行过程。
    8. 使用运动捕获数据采集软件开始运动捕获记录。
    9. 使用计算机播放听觉提示音频文件。
    10. 执行 10 次试验。
    11. 停止运动捕捉记录。
    12. 休息2分钟。
  8. 执行任务条件 4 - 到达并拾取一个小目标对象。
    1. 指示参与者用占统治地位的手(非残疾成人)或平手(中风参与者)拿着一双筷子。参与者将把筷子的提示触摸在家庭位置的中心。要求参与者在开始时保持直立的躯干姿势。
    2. 将任务条件模板纸固定在表上的指定区域。对于此任务,目标对象是边缘 0.3 厘米的塑料立方体。目标对象位于主位置前面 20 个。
    3. 将目标对象放在目标区域。
    4. 描述任务说明。
      1. 说明:"此任务的目标与之前的任务相同:尽可能快地用一双筷子到达并拿起塑料立方体。我们将使用较小的塑料立方体[指示目标]。指令与上一项任务相同。当您听到"GO"信号时,要尽快用筷子到达并拿起立方体[指示目标]。你有什么问题吗?[解决参与者提出的任何问题,然后进行熟悉化试验]你将有三个试验作为练习。[熟悉试验后,继续进行实际试验]现在,我们将进行实际试验。尽量快点到达并点击。
    5. 使用计算机播放听觉提示信号音频文件,使参与者熟悉提示。
    6. 执行三个熟悉试验。
    7. 要求参与者为任务执行做好准备。确保参与者充分了解任务执行过程。
    8. 使用运动捕获数据采集软件开始运动捕获记录。
    9. 使用计算机播放听觉提示音频文件。
    10. 执行实际的 10 个试验。
    11. 停止运动捕捉记录。
    12. 休息2分钟。
  9. 使用在线调查平台执行筷子使用的内在动机清单 (IMI)。

6. 运动数据分析

  1. 从运动捕获数据采集软件导出以下地标的数据。将 x-、y 和 z 轴中的位置数据作为每个任务条件的文本文件导出。
    筷子尖
    桌子上的主页位置
    桌子上的目标位置

    肘关节
    肩关节(胶合关节)
    树干(在C7)
  2. 预处理运动数据。
    1. 使用自定义编程脚本处理运动数据。
    2. 使用第三 阶巴特沃斯低通滤光片使用 3 Hz 截止时间过滤并平滑原始位置数据。
    3. 计算执行手的 x、y 和 z 方向位置的结果。
  3. 确定每个目标定向手臂触角的移动发病和偏移。
    1. 要确定到达移动的开始和偏移,请使用执行手的三维位置产生的切线速度(位置数据的第一个衍生物)。
    2. 将运动开始定义为触角的第一帧,切线速度高于 0.01 m/s。
    3. 将运动偏移定义为触角的最后一帧,切线速度高于 0.01 m/s。
    4. 检查单个到达移动发病和视觉偏移,以确保发病和偏移正确标记。
  4. 确定峰值速度。峰值速度被定义为试验的最大切线速度振幅,超过 0.2 m/s 的振幅,2 个峰值之间的时间间隔必须至少为 2 秒13
  5. 计算到达运动的运动变量。
    1. 计算运动持续时间(MD)。计算运动开始和偏移13之间的时差。
    2. 计算峰值速度(PV)。计算每个到达过程中的最高速度。
    3. 计算峰值速度的绝对和相对时间(TTPV 和 TTPV 占运动持续时间的百分比)13
      1. 计算运动发病和峰值速度(绝对TTPV)之间的时差。
      2. 计算TTPV相对于运动持续时间(相对TTPV)的百分比。
    4. 计算日志无维度挺举。
      1. 计算执行手的三维位置产生的第三个导数,然后计算每个手臂到达移动的无日志维度抽搐。
    5. 计算目标定向手臂到达运动9,14时的树干位移。
      1. 计算后备箱位移。
        1. 计算运动开始和偏移之间的主干地标的距离差。使用以下方程。
          Equation 1
          其中 X、Y 和 Z 分别是 x、y 和 z 轴的主干地标位置:1 是到达运动开始的时间框架:k是到达运动偏移的时间框架。
      2. 计算肩部轨迹长度。
        1. 计算肩部地标手臂到达运动开始和偏移之间的行程距离。肩部地标是使用上肢骨架模型从运动捕获数据采集软件中数字化的虚拟地标。使用以下方程进行肩部轨迹长度计算。
          Equation 2
          其中 X、Y 和 Z 分别是 x、y 和 z 轴肩部地标的位置:t是时间框架:t=1 是到达运动开始的时间框架;t=k是到达运动抵消的时间框架

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

这些结果来自两名非残疾青年和两名患有轻度运动损伤的慢性中风幸存者的初步数据(这两名参与者的Fugl-Meyer得分在66分以上)。非残疾参与者是右手,用右手执行任务。中风参与者在中风前也是右手,两人都患有右下皮。他们还用右手执行任务。使用 Wilcoxon 签名级测试比较了人口之间和目标条件之间的这些运动变量。

肩部轨迹长度是目标定向臂到达时树干补偿的更敏感的测量指标(图1)。比较了后备箱位移和肩部轨迹长度,以确定在目标定向臂到达期间,哪个变量更适合表示树干补偿。在所有四个任务条件下,非残疾成年人和慢性中风幸存者之间的躯干位移没有显著差异。然而,慢性中风幸存者的肩部轨迹长度明显高于非残疾成年人,用于完成和接取任务。

慢性中风幸存者与不同任务条件下的非残疾青年相比,目标定向手臂具有不同的运动特征(图2)。慢性中风幸存者表现出明显慢(图2A和B),更依赖反馈(图2C),和抖动(图2D)目标导向的手臂达到四个不同的任务条件相比,非残疾成人。此外,慢性中风幸存者在目标定向手臂达到(图2E)期间表现出的躯干补偿明显高于非残疾成年人。

任务复杂性影响目标定向手臂到达运动的运动变量(图 2 = 3)。 非残疾成人和慢性中风幸存者都表现出较慢、依赖反馈和更急躁的目标导向手臂达到比简单的指点任务更复杂的任务,需要更大的手灵巧性(图2)。两个人群在肩部轨迹长度上没有差别,而中风幸存者在拾取任务时肩部轨迹长度明显大于非残疾年轻人(图2)。此外,与模拟任务(图 3)相比,电机性能在更复杂的任务的试验中变化更大。

Figure 1
图1。目标定向臂到达时树干补偿的两种不同运动测量的比较。 绿色小提琴图表示肩部轨迹长度,红色小提琴图显示树干位移。 请单击此处查看此图的较大版本。

Figure 2
图2。非残疾成年人和慢性中风幸存者在不同任务条件下达到运动学的目标导向手臂的比较。 A) 运动持续时间。红色框图是慢性中风参与者的数据,蓝色框图是非残疾成人的数据。(B) 峰值速度振幅。(C) 相对时间到峰值速度。此变量是峰值速度占运动持续时间百分比的时间。(D) 日志无维度抽搐。此变量表示运动的平滑度。此变量中较高的负值意味着更干的运动。(E) 肩部轨迹长度。此变量表示目标定向臂在所有 x 方向、y-和 z 方向到达时的树干补偿量。 请单击此处查看此图的较大版本。

Figure 3
图3。目标定向手臂的可视化达到运动学。A) 目标导向臂达到达到和点任务的性能与一个大的目标。(B) 目标导向臂达到触手可及的性能,并拿起一个大物体的任务。肩部、肘部、手部和筷子地标尖的位置可视化为彩色点,所有十只手臂均可进行任务条件的试验。这些地标、手臂和手在运动开始时的位置和偏移分别以紫色和橙色突出显示。 请单击此处查看此图的较大版本。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

初步结果支持,本议定书可能适合调查任务复杂性对树干补偿和目标导向的手臂达到运动学在非残疾成人和慢性中风幸存者的影响。

这些具有代表性的结果还支持,本议定书可能适合确定非残疾成年人和慢性中风幸存者之间目标定向手臂的运动性差异。这些发现与先前的研究一致,这些研究将慢性中风幸存者的目标导向手臂达到与非残疾控制9、13、14相比,速度更慢、更急躁反馈运动更多。

在这项初步研究中,使用了一双筷子进行精细的手动运动任务。用一双筷子捡起一个小物体需要高水平的手灵巧性15,16。这项任务已用于以前的研究,以调查大脑功能在执行精细手运动任务15,16,17。此外,使用一双筷子的物体拾取任务也可以作为提高神经人群18、19、20精细手部运动技能的干预措施。这些初步结果支持中风后有轻度上肢运动损伤的个人可以使用一双筷子执行物体拾取任务。

这些具有代表性的结果支持使用本协议来调查任务复杂性对非残疾成年人和中风后个体运动策略的影响。一个假设,慢性中风幸存者将利用更多的躯干补偿更复杂的运动任务已经测试了两个非残疾成人和两个慢性中风幸存者。初步数据分析检查了电机任务性能的到达部分(手部运输)。这些结果支持人们使用不同的目标导向的手臂,为不同的任务制定运动策略。具体来说,非残疾人和慢性中风幸存者在有不同的任务目标时,对运动的计划也不同。对于达到和指向任务,最终目标是用筷子尖敲击目标。另一方面,对象拾取任务的最终目标是操纵筷子准确拾取对象。因此,对象拾取任务需要筷子尖端的更准确端点。对终点位置精度的要求增加,导致参与者移动速度更慢,以更精确地控制终点效应器。因此,与指点任务相比,参与者更多地依赖于基于反馈的对目标定向手臂到达目标拾取任务的控制。此外,使用更多的主干补偿对象拾取任务比指向任务可以是一个运动控制策略,以提高端点效应器控制精度,降低上肢的自由度。1 采用补偿性躯干运动可减少控制肩部和肘关节更复杂自由度的必要性。换言之,在执行更复杂的电机任务时增加后备箱补偿将增加完成任务目标的可能性。

这些初步结果证明,肩部轨迹长度是慢性中风幸存者在目标定向手臂到达过程中更敏感的躯干补偿测量。虽然树干位移是当前文献中最常见的运动变量,但在目标定向臂达到9、14时表示树干补偿有重大限制。当树干位移捕获树干弯曲时,通过树干弯曲、旋转和横向弯曲的组合,可以在手臂到达时完成树干补偿。这些初步结果显示,与躯干位移测量相比,非残疾成年人和慢性中风幸存者之间的肩部轨迹长度对比更大。因此,本协议建议肩部轨迹长度,即肩部地标(锁骨的横端)手臂到达运动开始和偏移之间的旅行距离,报告在目标导向的手臂到达性能期间的特点补偿性躯干运动。今后应进行样本量较大的研究,以确定这种新型树干补偿措施的特性。

虽然我们的代表性结果支持此协议的效用,但研究人员应该谨慎使用此协议来调查任务条件与慢性中风幸存者手臂达到运动运动学之间的关系。使用筷子的对象拾取任务不适合中度至重度上肢运动损伤的慢性中风幸存者,因为手部精细运动损伤程度较高的个人执行此任务可能太困难。具体来说,本研究中使用的较小物体是边缘的3毫米塑料立方体。拾起这个小物体对于手部有严重运动损伤的人来说可能太难了,即使用手指也是如此。或者,我们建议使用钳子代替筷子来执行对象拾取任务,如果此协议用于研究中风后有更严重手运动损伤的个人。在以前的研究中,使用钳子的对象拾取任务已经使用。1819 钳子电机任务要求筷子运动任务的手灵巧程度相近,但比筷子任务容易,对于有严重上肢运动损伤的中风后个体来说,更可行。18

使用筷子在对象拾取任务中增加的后备箱补偿可能受任务新颖性的影响,因为新任务的电机控制策略冻结了一定程度的自由度,而这项初步研究的所有参与者在使用筷子方面没有或很少经验。使用躯干运动与肩部和肘关节自由度降低有关。因此,可以利用对象拾取任务期间的补偿性主干运动来降低自由度,使到达移动更容易控制,以完成任务目标。因此,与指点任务相比,对象拾取任务中增加的主干补偿可能与任务对参与者的新颖性有关。

代表结果来自少数参与者。因此,应进行更大规模的临床研究,以证明该协议的有效性和效用,以调查运动任务条件和慢性中风幸存者的运动策略之间的关系。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

不披露。

Acknowledgments

作者希望感谢克里斯托弗·内维尔、吉罗拉莫·马莫利托和F·杰罗姆·帕布拉扬为制定本议定书和数据收集做出的重要贡献。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
A pair of chopsticks NA NA 20 cm length, one chopstick had the passive motion capture markers (custom made)
Auditory cues for motor tasks NA NA Custom made audio file are played on a smart phone
Matlab R2018b software Mathworks
MotionMonitor v 8.52 Software Innovative Sports Training, Inc., Chicago, IL
Perdue Pegboard Test
Plastic cubes (0.3 cm on edge) NA NA Custom made plastic cubes with 0.3 cm on edge. These were made using 3D printer
Plastic cubes (1cm on edge) NA NA Custom made plastic cubes with 1 cm on edge. These were made using 3D printer
Template print NA NA Custom made templates of the motor tasks, including home position, outlines of target positions.
Vicon 512 Motion-analysis System and Work station v5.2 software OMG plc, Oxford, UK

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Spinazzola, L. Impairments of trunk movements following left or right hemisphere lesions: dissociation between apraxic errors and postural instability. Brain. 126 (12), 2656-2666 (2003).
  2. Michaelsen, S. M., Jacobs, S., Roby-Brami, A., Levin, M. F. Compensation for distal impairments of grasping in adults with hemiparesis. Experimental Brain Research. 157 (2), 162-173 (2004).
  3. Saposnik, G., Levin, M. SORCan SORC. Virtual Reality in Stroke Rehabilitation A Meta-Analysis and Implications for Clinicians. Stroke. 42 (5), 1380-1386 (2011).
  4. Levin, M. F., Snir, O., Liebermann, D. G., Weingarden, H., Weiss, P. L. Virtual Reality Versus Conventional Treatment of Reaching Ability in Chronic Stroke: Clinical Feasibility Study. Neurology and Therapy. 1 (1), 3 (2012).
  5. Knaut, L. A., Subramanian, S. K., McFadyen, B. J., Bourbonnais, D., Levin, M. F. Kinematics of pointing movements made in a virtual versus a physical 3-dimensional environment in healthy and stroke subjects. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 90 (5), 793-802 (2009).
  6. Mastos, M., Miller, K., Eliasson, A. C., Imms, C., Mastos, M., Eliasson, A. C., Imms, C. M. K., Mastos Miller, K., Eliasson, A. C., Imms, C. M. Goal-directed training: linking theories of treatment to clinical practice for improved functional activities in daily life. Clinical Rehabilitation. 21 (1), 47-55 (2007).
  7. Harris, C. M., Wolpert, D. M. Signal-dependent noise determines motor planning. Nature. 394, 780-784 (1998).
  8. Gentilucci, M. Object motor representation and reaching-grasping control. Neuropsychologia. 40 (8), 1139-1153 (2002).
  9. Subramanian, S. K., Yamanaka, J., Chilingaryan, G., Levin, M. F. Validity of Movement Pattern Kinematics as Measures of Arm Motor Impairment Poststroke. Stroke. 41 (10), 2303-2308 (2010).
  10. Strenge, H., Niederberger, U., Seelhorst, U. Correlation between Tests of Attention and Performance on Grooved and Purdue Pegboards in Normal Subjects. Perceptual and Motor Skills. 95 (2), 507-514 (2002).
  11. Lin, J. -H., Hsu, M. -J., Sheu, C. -F., et al. Psychometric comparisons of 4 measures for assessing upper-extremity function in people with stroke. Physical Therapy. 89 (8), 840-850 (2009).
  12. See, J., Dodakian, L., Chou, C., et al. A standardized approach to the fugl-meyer assessment and its implications for clinical trials. Neurorehabilitation and Neural Repair. 27 (8), 732-741 (2013).
  13. Murphy, M. A., Willén, C., Sunnerhagen, K. S. Kinematic Variables Quantifying Upper-Extremity Performance After Stroke During Reaching and Drinking From a Glass. Neurorehabilitation and Neural Repair. 25 (1), 71-80 (2011).
  14. Michaelsen, S. M., Jacobs, S., Roby-Brami, A., Levin, M. F. Compensation for distal impairments of grasping in adults with hemiparesis. Experimental Brain Research. 157, 162-173 (2004).
  15. Järveläinen, J., Schürmann, M., Hari, R., Jarvelainen, J., Schurmann, M., Hari, R. Activation of the human primary motor cortex during observation of tool use. Neuroimage. 23 (1), 187-192 (2004).
  16. Imazu, S., Sugio, T., Tanaka, S., Inui, T. Differences between actual and imagined usage of chopsticks: An fMRI study. Cortex. 43 (3), 301-307 (2007).
  17. Ishii, R., Schulz, M., Xjang, J., et al. MEG study of lang-term cortical reoganization of senorimotor areas with respect to using chopsticks. Neuroreport. 13 (16), 2155-2159 (2002).
  18. Chen, H. M., Chang, J. J. The skill components of a therapeutic chopsticks task and their relationship with hand function tests. Kaohsiung Journal of Medical Sciences. 15 (12), 704-709 (1999).
  19. Shin, S., Demura, S., Aoki, H. Effects of prior use of chopsticks on two different types of dexterity tests: Moving Beans Test and Purdue Pegboard. Perceptual and Motor Skills. 108 (2), 392-398 (2009).
  20. Ma, H. -i, Trombly, C. A., Robinson-Podolski, C. The Effect of Context on Skill Acquisition and Transfer. American Journal of Occupational Therapy. 53 (2), 138-144 (1999).
  21. Rosenbaum, D. A., Engelbrecht, S. E., Bushe, M. M., Loukopoulos, L. D. Knowledge Model for Selecting and Producing Reaching Movements. Journal of Motor Behavior. 25 (3), 217-227 (1993).

Tags

神经科学,第171期,中风康复,补偿运动策略,任务条件,慢性中风,运动学,运动分析,上肢,精细手运动控制
运动任务条件对长期中风幸存者目标定向手臂达到运动学和树干补偿的影响
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Girnis, J., Agag, T., Nobiling, T.,More

Girnis, J., Agag, T., Nobiling, T., Sweet, V., Kim, B. The Impact of Motor Task Conditions on Goal-Directed Arm Reaching Kinematics and Trunk Compensation in Chronic Stroke Survivors. J. Vis. Exp. (171), e61940, doi:10.3791/61940 (2021).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter