Méthodes expérimentales pour étudier le contrôle postural humain

Summary

Cet article présente un cadre expérimental/analytique pour étudier le contrôle postural humain. Le protocole fournit des procédures étape par étape pour effectuer des expériences debout, mesurer la cinématique du corps et les signaux cinétiques, et analyser les résultats pour fournir un aperçu des mécanismes sous-jacents au contrôle postural humain.

Abstract

De nombreuses composantes des systèmes nerveux et musculo-squelettique agissent de concert pour atteindre la posture stable et droite de l'homme. Des expériences contrôlées accompagnées de méthodes mathématiques appropriées sont nécessaires pour comprendre le rôle des différents sous-systèmes impliqués dans le contrôle postural humain. Cet article décrit un protocole pour effectuer des expériences debout perturbées, acquérir des données expérimentales, et effectuer l'analyse mathématique suivante, dans le but de comprendre le rôle du système musculo-squelettique et le contrôle central dans l'homme posture verticale. Les résultats générés par ces méthodes sont importants, car ils fournissent un aperçu du contrôle de l'équilibre sain, forment la base pour comprendre l'étiologie de l'équilibre altéré chez les patients et les personnes âgées, et l'aide dans la conception d'interventions pour améliorer contrôle postural et stabilité. Ces méthodes peuvent être employées pour étudier le rôle du système somatosensory, de la rigidité intrinsèque de l'articulation de cheville, et du système visuel dans le contrôle postural, et peuvent également être étendues pour étudier le rôle du système vestibulaire. Les méthodes doivent être utilisées dans le cas d'une stratégie de cheville, où le corps se déplace principalement sur l'articulation de la cheville et est considéré comme un pendule inversé à un seul lien.

Introduction

Le contrôle postural humain est réalisé par des interactions complexes entre les systèmes nerveux central et musculo-squelettique¹. Le corps humain debout est intrinsèquement instable, soumis à une variété de perturbations internes (p. ex. respiration, battements cardiaques) et externes (p. ex. gravité). La stabilité est obtenue par un contrôleur distribué avec des composants centraux, réflexes et intrinsèques (figure 1).

Le contrôle postural est réalisé par : un contrôleur actif, médié par le système nerveux central (SNC) et la moelle épinière, qui modifie l'activation musculaire ; et u....

Protocol

Toutes les méthodes expérimentales ont été approuvées par le Comité d'éthique de la recherche de l'Université McGill et les sujets signent des consentements éclairés avant de participer.

1. Expériences

REMARQUE : Chaque expérience comporte les étapes suivantes.

1. Pré-test
   1. Préparer un aperçu précis de tous les essais à effectuer et faire une liste de contrôle pour la collecte de données.
   2. Fournir au sujet un formulaire de consentement avec toutes les informations nécessaires, lui demander de le lire attentivement, répondre à toutes les questions, puis lui demander de signer le formulaire.....

Results

Pseudo séquence ternaire aléatoire (PRTS) et signaux TrapZ

La figure 2A montre un signal PRTS, qui est généré par l'intégration d'un profil de vitesse pseudo aléatoire. Pour chaque temps d'échantillonnage, la vitesse du signal peut être égale à zéro.......

Discussion

Plusieurs étapes sont essentielles dans l'exécution de ces expériences pour étudier le contrôle postural humain. Ces étapes sont associées à la mesure correcte des signaux et comprennent: 1) Alignement correct de l'axe de la cheville de la tige de rotation à celle des pédales, pour la mesure correcte des couplements de cheville. 2) Configuration correcte des télémètres pour s'assurer qu'ils travaillent dans leur gamme et ne sont pas saturés pendant les expériences. 3) Mesure de l'EMG avec la bonne qualité et le discours .......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Potentiomètre 5K	Maurey	112P19502	Mesure l’angle de l’arbre de l’actionneur
8 canaux Amplificateurs et électrodes EMG de surface Bagnoli	Delsys		Mesure l’EMG des muscles de la cheville
AlienWare Laptop	Dell Inc.	P69F001-Rév. A02	Ordinateur portable PC compatible VR
Carte d’acquisition de données	National instruments	4472	Echantillonne les signaux analogiques des capteurs
Vanne directionnelle	REXROTH	4WMR10C3X	Contourne le débit si l’angle de l’arbre de l’actionneur dépasse ± ; 20° ;
Harnais complet	Jelco	740	Protéger les sujets contre les chutes
Télémètre laser	Micro-epsilon 1302-100	1507307	Mesure le déplacement linéaire de la tige
Télémètre laser	Micro-epsilon 1302-200	1509074	Mesure le déplacement linéaire du corps
Capteur de charge	Omega	LC302-100	Mesure les forces
de réaction verticalesServovanne proportionnelle	MOOG	D681-4718	Contrôle le débit hydraulique vers les actionneurs rotatifs
Actionneur rotatif	Rotac	26R21VDEISFTFLGMTG	Applique des perturbations mécaniques
Transducteur de couple	Lebow	2110-5k	Mesure le couple de la cheville
Environnement virtuel Motion Trackers	HTC inc.	1551984681	Suit le mouvement de la tête
Casque de réalité virtuelle	HTC inc.	1551984681	Fournit des perturbations visuelles