Method Article

שיטות נסיוניות ללימוד בקרת הפוסטאורל האנושית

DOI:

10.3791/60078

⸱

September 11th, 2019

 ,  , 
1Department of Biomedical Engineering, McGill University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מאמר זה מציג מסגרת ניסיונית/אנליטית לחקר שליטה בגוף האדם. הפרוטוקול מספק הליכים צעד-אחר-צעד לביצוע ניסויים עומדים, מדידת הקינמטיקה ואותות קינטיקה, וניתוח התוצאות כדי לספק תובנות לגבי המנגנון שבבסיס השליטה האנושית.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

רכיבים רבים של מערכות העצבים ושריר השלד פועלים בהופעה כדי להשיג את היציבה האנושית היציבה והזקופה. ניסויים מבוקרים המלווים בשיטות מתמטיות מתאימות נדרשים כדי להבין את התפקיד של מערכות המשנה השונות המעורבות בשליטה אנושית. מאמר זה מתאר פרוטוקול לביצוע ניסויים עומדים ומודאג, רכישת נתונים ניסיוניים, וביצוע הניתוח המתמטי הבא, במטרה להבין את התפקיד של מערכת שריר-שלד ושליטה מרכזית באדם יציבה זקופה. התוצאות שנוצרו על ידי שיטות אלה חשובות, כי הם מספקים תובנה לתוך בקרת איזון בריא, ליצור את הבסיס להבנת האטיולוגיה של איזון לקוי אצל חולים וקשישים, וסיוע בתכנון של התערבויות לשפר בקרה ויציבות. ניתן להשתמש בשיטות אלה כדי ללמוד את התפקיד של מערכת המגע, הקשיחות הפנימית של מפרק הקרסול, ומערכת חזותית בבקרת הפוסט-שליטה, וניתן גם להרחיב אותה לחקור את תפקידה של מערכת שיווי המידה. השיטות הן לשימוש במקרה של אסטרטגיית קרסול, שבה הגוף נע בעיקר על מפרק הקרסול ונחשב למטוטלת הפוכה של קישור יחיד.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

השליטה האנושית ממומשת באמצעות אינטראקציות מורכבות בין מערכת העצבים המרכזית לבין מערכות שריר-שלד1. הגוף האנושי בעמידה אינו יציב באופן מיסודו, בכפוף למגוון פנימי (כגון: נשימה, פעימות לב) וחיצוני (למשל, הכבידה) רטבאליות. היציבות מושגת על ידי בקר מבוזר עם רכיבים מרכזיים, רפלקס ופנימיים (איור 1).

השליטה הפוסט מושגת על ידי: בקר פעיל, בתיווך על ידי מערכת העצבים המרכזית (CN) ואת חוט השדרה, אשר משנה הפעלת שריר; בקר נוקשות פנימית המתנגד לתנועה משותפת ללא שינוי בהפעלת שרירים (איור 1). הבקר המרכזי משתמש במידע חושי כדי ליצור פקודות בסדר יורד המייצרים כוחות שרירים מתקנות ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כל השיטות הנסיוניות אושרו על ידי מועצת האתיקה מחקר של אוניברסיטת מקגיל והנושאים לחתום על הסכמה מושכלת לפני השתתפות.

1. ניסויים

הערה: כל ניסוי כרוך בשלבים הבאים.

  1. טרום בדיקה
    1. הכן מיתאר מובהק של כל המבחנים שיש לבצע ולבצע רשימת פעולות לביצוע עבור איסוף נתונים.
    2. ספק לנושא טופס הסכמה עם כל המידע הדרוש, בקש מהם לקרוא אותו ביסודיות, לענות על שאלות ולאחר מכן לחתום על הטופס.
    3. רשום את המשקל, הגובה והגיל של הנושא.
  2. הכנה לנושא
    1. מדידת אלקטרומגרפיה
      1. השתמש באלקטרודות דיפרנציאליות בודדות (טבלה של חומרים) עם מרחק בין אלקטרודה של 1 ס מ למדידה של....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אותות מדומים ברצף (PRT) ושידורי לטרעון

איור 2A מציג אות prt, אשר מופק על ידי שילוב של פרופיל מהירות אקראית מדומה. עבור כל אחת מהדוגמאות figure-results-1 , מהירות האות עשויה להיות שווה לאפס, או לרכוש ערך חיובי או figure-results-2 שלילי מוגדר מראש. על-

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מספר שלבים הם קריטיים בביצוע ניסויים אלה כדי ללמוד שליטה בפני האדם. שלבים אלה משויכים למדידה הנכונה של האותות וכוללים: 1. יישור נכון של ציר הקרסול השאנק של הרוטציה לדוושות, למדידת המדידה הנכונה של הקרסול. 2) הגדרת מפלסי הטווח הנכונים כדי להבטיח שהם פועלים בטווח שלהם ואינם רוויים במהלך הניסויים. 3) מדידה של EMG עם איכות טובה ודיבור צולב מינימלי. 4) יישום של רטבאליות מתאים, שעוררו תגובות מספיקות, אך לא משבשים את השליטה הרגילה. 5) מבחר של אורך ניסיון מתאים, המבוסס על הניתוח המתוכנן, תוך הימנעות משינוי הגוף והעייפות. בנוסף ל.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

. למחברים אין מה לגלות

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מאמר זה התאפשר על ידי מענק NPRP #6-463-2-189 מן המחקר הלאומי קטאר מענק מגב #81280 מכונים הקנדי של מחקר הבריאות.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
פוטנציומטר 5KMaurey112P19502מודד זווית פיר מפעיל
8 ערוצים משטח Bagnoli מגברי EMG ואלקטרודותDelsysמודד את ה-EMG של שרירי הקרסול
מחשב נייד AlienWareDell Inc.P69F001-כומר A02מחשב נייד מוכן ל-VR
כרטיס רכישת נתוניםמכשירים לאומיים4472דוגם את האותות האנלוגיים מהחיישנים
שסתום כיווניREXROTH4WMR10C3Xעוקף את הזרימה אם זווית פיר המפעיל חורגת מ-± 20°
רתמת גוף מלאהJelco740הגן על הנבדקים מפני נפילה
מד טווח לייזרמיקרו-אפסילון 1302-1001507307מודד תזוזה ליניארית של השוק
מד טווח לייזרמיקרו-אפסילון 1302-2001509074מודד תזוזה ליניארית של הגוף
תא עומסאומגהLC302-100מודד כוחות
תגובה אנכיתשסתום סרוו פרופורציונליMOOGD681-4718שולט בזרימה ההידראולית למפעילים הסיבוביים
מפעיל סיבוביRotac26R21VDEISFTFLGMTGמיישם הפרעות מכניות
מתמר מומנטLebow2110-5kמודד מומנט קרסול
סביבה וירטואלית עוקבי תנועהHTC inc.1551984681עוקב אחר תנועת הראש
אוזניות מציאות מדומהHTC inc.1551984681מספק הפרעות חזותיות

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Horak, F. B. Postural orientation and equilibrium: what do we need to know about neural control of balance to prevent falls? Age and Ageing. 35, 7-11 (2006).
  2. Morasso, P. G., Schieppati, M. Can muscle stiffness alone stabilize upri....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Postural ControlHuman PosturePerturbed StandingElectromyographyKinematic MeasurementVisual PerturbationsPedal PerturbationsFrequency ResponseCoherence FunctionAnkle Strategy

Related Articles