Name: פרדיגמת יעד מתעוררת לעורר תגובות Visuomotor מהיר על שרירי הגפיים העליונות האנושיות (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-08-25T13:15:00.000+00:00
Duration: 9 min 27 s
Description: חקור פרדיגמת יעד מתעוררת לחקר תגובות ויזואומוטוריות מהירות בשרירי הגפיים העליונות באמצעות EMG. שיטה זו מאפשרת לחוקרים ללמוד על מנגנונים עצביים במחלות נוירולוגיות כמו מחלת פרקינסון.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכת על ידי מענק דיסקברי ל- BDC מהמועצה לחקר מדעי הטבע וההנדסה של קנדה (NSERC; RGPIN 311680) ו מענק הפעלה ל- BDC מהמונים הקנדיים לחקר הבריאות (CIHR; MOP-93796). RAK נתמך על ידי מלגת בוגר אונטריו, ו- ALC נתמך על ידי מענק CREATE של NSERC. המנגנון הניסיוני המתואר בכתב יד זה נתמך על ידי קרן קנדה לחדשנות. תמיכה נוספת הגיעה מהקרן הקנדית הראשונה למצוינות במחקר (BrainsCAN).

<ol><li>Veerman, M. M., Brenner, E., Smeets, J. B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+latency+for+correcting+a+movement+depends+on+the+visual+attribute+that+defines+the+target%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">The latency for correcting a movement depends on the visual attribute that defines the target.</a> Experimental Brain Research. 187 (2), 219-228 (2008).</li>
<li>Soechting, J. F., Lacquaniti, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modification+of+trajectory+of+a+pointing+movement+in+response+to+a+change+in+target+location%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Modification of trajectory of a pointing movement in response to a change in target location.</a> Journal of Neurophysiology. 49 (2), 548-564 (1983).</li>
<li>Day, B. L., Lyon, I. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Voluntary+modification+of+automatic+arm+movements+evoked+by+motion+of+a+visual+target%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Voluntary modification of automatic arm movements evoked by motion of a visual target.</a> Experimental Brain Research. 130 (2), 159-168 (2000).</li>
<li>Gaveau, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automatic+online+control+of+motor+adjustments+in+reaching+and+grasping%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychologia%22%5BJournal%5D)">Automatic online control of motor adjustments in reaching and grasping.</a> Neuropsychologia. 55 (1), 25-40 (2014).</li>
<li>Day, B. L., Brown, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evidence+for+subcortical+involvement+in+the+visual+control+of+human+reaching%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+A+Journal+of+Neurology%22%5BJournal%5D)">Evidence for subcortical involvement in the visual control of human reaching.</a> Brain A Journal of Neurology. 124, Pt 9 1832-1840 (2001).</li>
<li>Pruszynski, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulus-locked+responses+on+human+arm+muscles+reveal+a+rapid+neural+pathway+linking+visual+input+to+arm+motor+output%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Stimulus-locked responses on human arm muscles reveal a rapid neural pathway linking visual input to arm motor output.</a> European Journal of Neuroscience. 32 (6), 1049-1057 (2010).</li>
<li>Corneil, B. D., Olivier, E., Munoz, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visual+responses+on+neck+muscles+reveal+selective+gating+that+prevents+express+saccades%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Visual responses on neck muscles reveal selective gating that prevents express saccades.</a> Neuron. 42 (5), 831-841 (2004).</li>
<li>Wood, D. K., Gu, C., Corneil, B. D., Gribble, P. L., Goodale, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transient+visual+responses+reset+the+phase+of+low-frequency+oscillations+in+the+skeletomotor+periphery%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Transient visual responses reset the phase of low-frequency oscillations in the skeletomotor periphery.</a> European Journal of Neuroscience. 42 (3), 1919-1932 (2015).</li>
<li>Gu, C., Wood, D. K., Gribble, P. L., Corneil, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Trial-by-Trial+Window+into+Sensorimotor+Transformations+in+the+Human+Motor+Periphery%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">A Trial-by-Trial Window into Sensorimotor Transformations in the Human Motor Periphery.</a> Journal of Neuroscience. 36 (31), 8273-8282 (2016).</li>
<li>Kozak, R. A., Kreyenmeier, P., Gu, C., Johnston, K., Corneil, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulus-locked+responses+on+human+upper+limb+muscles+and+corrective+reaches+are+preferentially+evoked+by+low+spatial+frequencies%5BTitle%5D)+AND+%22eNeuro%22%5BJournal%5D)">Stimulus-locked responses on human upper limb muscles and corrective reaches are preferentially evoked by low spatial frequencies.</a> eNeuro. 6 (5), (2019).</li>
<li>Kowler, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cognitive+expectations%2C+not+habits%2C+control+anticipatory+smooth+oculomotor+pursuit%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Research%22%5BJournal%5D)">Cognitive expectations, not habits, control anticipatory smooth oculomotor pursuit.</a> Vision Research. 29 (9), 1049-1057 (1989).</li>
<li>Goonetilleke, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cross-species+comparison+of+anticipatory+and+stimulus-driven+neck+muscle+activity+well+before+saccadic+gaze+shifts+in+humans+and+nonhuman+primates%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Cross-species comparison of anticipatory and stimulus-driven neck muscle activity well before saccadic gaze shifts in humans and nonhuman primates.</a> Journal of Neurophysiology. 114 (2), 902-913 (2015).</li>
<li>Franklin, D. W., Reichenbach, A., Franklin, S., Diedrichsen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temporal+evolution+of+spatial+computations+for+visuomotor+control%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Temporal evolution of spatial computations for visuomotor control.</a> Journal of Neuroscience. 36 (8), 2329-2341 (2016).</li>
<li>Krekelberg, B., Vatakis, A., Kourtzi, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Implied+motion+from+form+in+the+human+visual+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Implied motion from form in the human visual cortex.</a> Journal of Neurophysiology. 94 (6), 4373-4386 (2005).</li>
<li>Gribble, P. L., Everling, S., Ford, K., Mattar, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hand-eye+coordination+for+rapid+pointing+movements%3A+Arm+movement+direction+and+distance+are+specified+prior+to+saccade+onset%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Hand-eye coordination for rapid pointing movements: Arm movement direction and distance are specified prior to saccade onset.</a> Experimental Brain Research. 145 (3), 372-382 (2002).</li>
<li>Paré, M., Munoz, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Saccadic+reaction+time+in+the+monkey%3A+advanced+preparation+of+oculomotor+programs+is+primarily+responsible+for+express+saccade+occurrence%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Saccadic reaction time in the monkey: advanced preparation of oculomotor programs is primarily responsible for express saccade occurrence.</a> Journal of Neurophysiology. 76 (6), 3666-3681 (1996).</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

לבני אדם יש יכולת יוצאת דופן, בעת הצורך, ליצור פעולות מהירות ומונחות ויזואלית באיחורים המתקרבים לעיכובים מינימליים בהוליכות. תיארנו בעבר תגובות גירוי נעול (SLRs) על הגפיים העליונות כאמצעי חדש לתגובות visuomotorמהיר 6,9,10. בעוד מועיל במתן אמת מידה לניסוי אחר משפט עבור ההיבט הראשון של גיוס שריר הגפיים העליונות מושפע הגירוי החזותי, SLRs הגפיים לא באו לידי ביטוי בכל הנושאים ולעתים קרובות הסתמכו על הקלטות פולשניות תוך שרירית. כאן מת...

כאשר אנו מבחינים בהודעה בטלפון הסלולרי שלנו, אנו מתבקשים לבצע תפוצה מונחית ויזואלית כדי להרים את הטלפון שלנו ולקרוא את ההודעה. תכונות חזותיות כגון הצורה והגודל של הטלפון הופכים לפקודות מוטוריות המאפשרות לנו להגיע בהצלחה למטרה. טרנספורמציות visuomotor כאלה ניתן ללמוד בתנאי מעבדה, המאפשרים רמה גבוהה של שליטה. עם זאת, ישנם תרחישים שבהם זמן התגובה חשוב, למשל, לתפוס את הטלפון אם זה היה ליפול. מחקרי מעבדה של התנהגויות visuomotor מהיר לעתים קרובות להסתמך על פרדיגמות היעד עקורים שבו תנועות מתמשך משתנות באמצע הטיסה בעקבות שינוי כלשהו בעמדת היעד (למשל, ראה שופט1,2). בעוד תיקונים מקוונים כאלה יכולים להתרחש <150 ms 3 ,קשהלברר את התזמון המדויק של פלט visuomotor מהיר באמצעות קינמטיקה לבד בשל מאפייני סינון מעבר נמוך של הזרוע, ומכיוון פלט visuomotor מהיר תוחף תנועה כבר באמצע הטיסה. סיבוכים כאלה מובילים לחוסר ודאות לגבי המצעים שבבסיס תגובות visuomotor מהיר (ראה שופט4 לסקירה). מספר מחקרים מראים כי מבנים תת-קליפתיים כגון קוליקולוס מעולה, ולא אזורים קליפת המוח הקדמית-קודית, עשויים ליזום תיקוניםמקוונים 5.
אי ודאות זו לגבי המצעים העצביים הבסיסיים עשויה לנעניין, לפחות בחלקה, בהיעדר סמן ביולוגי אמין לפלט של מערכת visuomotor המהירה. לאחרונה, תיארנו מדד של תגובות visuomotor מהיר שעשוי להיווצר יציבות סטטיות נרשם באמצעות אלקטרומיוגרפיה (EMG). תגובות נעולות גירוי (SLRs) הם התפרצויות נעולות זמן של פעילות EMG שקדמו לתנועהמרצון 6,7, מתפתח באופן עקבי ~ 100 ms לאחר תחילת גירוי. כפי שהשם מרמז, SLRs מעוררים על ידי תחילת גירוי, מתמשך גם אם תנועה בסופו שלדבר מעוכבת 8 או נע בכיווןההפוך 9. יתר על כן, SLRs עורר על ידי תזוזת היעד בפרדיגמה דינמית קשורים עם תיקונים מקוונים השהיה קצרהיותר 10. לכן, SLRs לספק אמצעי אובייקטיבי ללמוד באופן שיטתי את הפלט של מערכת visuomotor מהיר מעורב RTs השהיה קצרה, כפי שהם עשויים להיווצר יציבה סטטית לנתח אותות EMG אחרים שאינם קשורים לשלב הראשוני של התגובה visuomotor מהיר.
מטרת המחקר הנוכחי היא להציג פרדיגמה חזותית מונחית להגיע כי חזק מעורר SLRs. מחקרים קודמים החוקרים את SLR דיווחו על פחות מ -100% שיעורי זיהוי על פני משתתפים, גם בעת שימוש בהקלטות תוך שריריותפולשניות יותר 6,8,9. שיעורי זיהוי נמוכים והסתמכות על הקלטות פולשניות מגבילים את התועלת של אמצעי SLR בחקירות עתידיות של מערכת visuomotor המהירה במחלה או לאורך תוחלת החיים. בעוד נושאים מסוימים עשויים פשוט לא להביע SLRs, הגירויים ופרדיגמות התנהגותיות בשימוש בעבר לא יכול להיות אידיאלי לעורר את SLR. דיווחים קודמים של SLRs השתמשו בדרך כלל פרדיגמות שבו המשתתפים ליצור חזותית מונחה מגיע לכיווןסטטי, פתאום מופיע מטרות 6,9. עם זאת, מערכת visuomotor מהירה היא ככל הנראה הדרושה בתרחישים שבהם יש לקיים אינטראקציה מהירה עם אובייקט נופל או מעופף, מה שמוביל אחד לתהות אם נע ולא גירויים סטטיים עשויים לעורר טוב יותר SLRs. לכן, יש לנו מותאם פרדיגמה היעד נע המשמש לחקר תנועותעיניים 11, ושילב אותו עם משימת הגעה מונחה פרו / אנטי ויזואלית המשמשת לבחינת SLR9. בהשוואה לתוצאות פרדיגמות בשימושבעבר 6,8,9, נמצא כי SLRs בפרדיגמת היעד המתעוררים התפתחו מוקדם יותר, השיגו סדרי גודל גבוהים יותר, היו נפוצים יותר על פני מדגם המשתתפים שלנו. בסך הכל, פרדיגמת היעד המתעוררת מקדמת את הביטוי של תגובות visuomotor מהיר עד כדי כך אמצעי EMG אובייקטיבי יכול להתבצע באופן אמין עם הקלטות פני השטח, מחקר potentiating בתוך אוכלוסיות קליניות לאורך תוחלת החיים. כמו כן, ניתן לשנות את פרדיגמת המטרה המתעוררת בדרכים רבות ושונות, ולקדם חקירות יסודיות יותר של הגורמים החושיים, הקוגניטיביים והמוטוריים המקדמים או משנים תגובות visuomotor מהירות.

<table><tbody><tr><td>Bagnoli-8 מערכת EMG משטח שולחני</td><td>Delsys Inc.</td><td></td><td>ניתן להשתמש במנגנון הגעה נוסף</td></tr><tr><td>Kinarm End-Point Robot</td><td>Kinarm, קינגסטון, אונטריו, קנדה</td><td></td><td>ניתן להשתמש במכשיר הגעה נוסף יישומי</td></tr><tr><td>MATLAB (גרסה R2016a) Stateflow ו-Simulink</td><td>The MathWorks, Inc., Natick, Massachusetts, ארצות הברית</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מקרן PROPixx</td><td>VPIXX Saint-Bruno, QC, קנדה</td><td></td><td>זהו תוסף שנבנה בהתאמה אישית עבור ה-Kinarm. ניתן להשתמש בתצוגות אחרות. רזולוציה: 1920 x 1080. ניתן להשתמש גם במסכי צפייה סטנדרטיים.</td></tr></tbody></table>

פרדיגמת יעד מתעוררת לעורר תגובות visuomotor מהיר על שרירי הגפיים העליונות האנושיות

An Emerging Target Paradigm to Evoke Fast Visuomotor Responses on Human Upper Limb Muscles

כדי להגיע לכיוון אובייקט שנראה, יש להפוך מידע חזותי לפקודות מוטוריות. מידע חזותי כגון הצבע, הצורה והגודל של האובייקט מעובדים ומשולבים באזורי מוח רבים, ולאחר מכן מועברים בסופו של דבר לפריפריה המוטורית. במקרים מסוימים, יש צורך בתגובה מהר ככל האפשר. טרנספורמציות visuomotor מהיר אלה, ואת המצעים הנוירולוגיים הבסיסיים שלהם, מובנים היטב בבני אדם כפי שהם חסרים סמן ביולוגי אמין. תגובות נעולות גירוי (SLRs) הן התפרצויות השהיה קצרות (<100 ms) של פעילות אלקטרומיוגרפית (EMG) המייצגת את הגל הראשון של גיוס שרירים המושפע מהצגת גירוי חזותי. SLRs מספקים תפוקה הניתנת לכימות של טרנספורמציות visuomotor מהירה, אבל SLRs לא נצפו באופן עקבי בכל הנושאים במחקרים קודמים. כאן אנו מתארים פרדיגמה חדשה והתנהגותית המציגה את הופעתה הפתאומית של מטרה נעה מתחת למכשול המעורר באופן עקבי SLRs חזקים. בהשוואה למחקרים קודמים שחקרו SLRs באמצעות גירויים סטטיים, SLRs עורר עם פרדיגמת היעד המתעוררים היו גדולים יותר, התפתחו מוקדם יותר, היו נוכחים בכל המשתתפים. זמני התגובה של Reach (RTs) זרזו גם בפרדיגמת המטרה המתעוררת. פרדיגמה זו מעניקה הזדמנויות רבות לשינוי שיכולות לאפשר לימוד שיטתי של ההשפעה של מניפולציות חושיות, קוגניטיביות ומוטוריות שונות על תגובות visuomotor מהיר. בסך הכל, התוצאות שלנו מראות כי פרדיגמת היעד המתעוררת מסוגלת לעורר פעילות באופן עקבי וחזק בתוך מערכת visuomotor מהירה.

תגובות נעולות גירוי (SLRs) הם התפרצויות קצרות של זמן פעילות שרירים נעול תחילת הגירוי להתפתח הרבה לפני מטח גדול יותר של גיוס שרירים הקשורים תחילת התנועה. האופי הנעול בזמן של ה-SLR הפיק 'פסים' של פעילות שרירים הנראים ב- ~ 100 ms בעת הצגת כל הניסויים ממוינים לזמן תגובה (RT) (איור 1a, מודגש על ידי קופסאות אפורות). כפי שמוצג איור 1a, SLRs היה תלוי במיקום היעד, עם SLRs על החזה הימני הראשי המורכב עלייה או ירידה בגיוס שרירים בעקבות מצגת יעד שמאלה או ימינה, בהתאמה. SLRs ...

מוצג כאן פרדיגמה התנהגותית המ מעוררת תגובות visuomotor חזקות ומהירות על שרירי הגפיים העליונות האנושיות במהלך מגעים מודרכים ויזואלית.

פרדיגמת יעד מתעוררת לעורר תגובות Visuomotor מהיר על שרירי הגפיים העליונות האנושיות

To reach towards a seen object, visual information has to be transformed into motor commands. Visual information such as the object&#8217;s color, shape, ...

אנו מתעניינים באופן שבו המוח יכול לתרגם במהירות קלט חזותי לפלט מוטורי. וכאן, אנו מתארים את פרדיגמת המטרה המתהווה, המעוררת תגובות חזותיות-מוטוריות מהירות הניתנות לכימות ואמינות. התגובות החזותיות-מוטוריות המהירות המפורטות על ידי הפרדיגמה כוללות תגובות נעולות גירוי, שהן התפרצויות קצרות של פעילות שרירים הקשורות להופעת גירוי חזותי.קיום פרדיגמה המעוררת באופן אמין תגובות חזותיות-מוטוריות מהירות מעצימה את חקר המנגנונים העצביים הבסיסיים לאורך תוחלת החיים ובהפרעות נוירולוגיות כמו מחלת פרקינסון. ניתן לשנות היבטים רבים של פרדיגמת המטרה המתהווה כדי להבין טוב יותר את הגורמים החושיים, הקוגניטיביים והמוטוריים המשפיעים על המערכת החזותית-מוטורית המהירה. התחל ביישום חיישני אלקטרומיוגרפיה או EMG על שריר הגפה העליונה הממוקד המעורב בתנועת ההגעה הנחקרת.דמיין את שריר המטרה על ידי בקשת פעולה הידועה כמגייסת את שריר העניין. עבור ראש עצם הבריח של שריר החזה הגדול, בקשו מהמשתתף להרפות את המרפקים לצדדים ולדחוף את כפות הידיים זו לזו. אם קשה לדמיין את שריר המטרה, מששו את אזור העניין תוך כדי שהמשתתף יבצע שוב ושוב את הפעולה המבוקשת.התמקד באזורים עם שינויים בולטים בשריר למיקום האלקטרודות. השתמש במקלוני אלכוהול כדי לנקות את אזורי העור שבהם ימוקמו אלקטרודות ולמרוח דבקים וג'ל אלקטרודות על חיישני פני השטח. בקשו מהמשתתף לבצע שוב את הפעולה הקשורה לגיוס השרירים ולהצמיד חיישנים מעל בטן השריר, ולמקם אותם במקביל לכיוון סיבי השריר הממוקד.הנח את האלקטרודה הקרקעית על עצם הבריח הנגדית לזרוע המושטת, ולאחר מכן אבטח חיישנים ואלקטרודות קרקע לעור שמסביב באמצעות סרט רפואי. הפעל את מערכת EMG כדי לאפשר איסוף EMG לאורך כל הניסוי. בדוק את איכות אות ה- EMG באמצעות צג שולחני או אוסילוסקופ המחובר למערכת.בקש מהמשתתף לבצע תנועת הושטת יד לכיוון המועדף של השריר המעניין או הפוך ממנו וודא שפעילות ה-EMG עולה או יורדת בהתאמה. לאחר מכן, הגדר את המשתתף במנגנון הגעה רובוטי המאפשר להגיע לתנועות במישור אופקי ולהפעיל כוח על המניפולנדום. הושיבו את המשתתף בכיסא הניסוי, תוך מקסום הנוחות שלו כדי למזער את שינויי היציבה לאורך הניסוי.לחץ על התחל בתוכנה המשויכת אשר יוזמת את הניסוי והכוח הראשון שנוצר על ידי מנגנון ההגעה הרובוטי המופעל על הגפה העליונה של המשתתף. הנחיה מילולית למשתתף להתחיל את הניסוי הראשון על ידי הבאת הסמן בזמן אמת או RTC למצב ההתחלה למשך זמן של שנייה עד 1.5 שניות. האוטם משנה את צבעו כדי להורות לנבדק שהמשפט הקרוב דורש בעד או נגד הגעה.קבע אם המשתתף מסוגל ליצור טווח הגעה מונחה חזותית בהתאם לצבע האוטם. כאשר החוסם ירוק, המשתתף מיירט את המטרה הנעה באמצעות ה-RTC. כאשר החוסם אדום, המשתתף מרחיק את ה-RTC מהמטרה.ודא שהמטרה הנעה, שהייתה נייחת וגלויה למשתתף בחלק העליון של ה-Y ההפוך, מתחילה לנוע לעבר המשתתף לאורך הנתיב של ה-Y ההפוך.כאשר המטרה הנעה נעה מאחורי האוטם, היא צריכה לנוע במהירות קבועה של 30 סנטימטרים לשנייה לאורך ציר ה-y וצריכה להיות בלתי נראית למשתתף. במהלך מרווח זה, על המשתתף לשמור על תנוחת היד בתנוחת ההתחלה המדומיינת. ברגע שהמטרה הנעה מגיעה למחצית מאורך האוטם, היא מתפצלת לאורך אחת מיציאות ה-Y ההפוכות עם רכיב מהירות X נוסף.המטרה נעלמת לעיכוב קבוע של כחצי שנייה, כאשר העיכוב תלוי בגודל החוסם ובמהירות המטרה. כאשר המטרה הנעה מגיעה לקצה האוטם, ודא שהתוכנה שומרת אותו בלתי נראה עד להופעת המטרה המלאה ורק אז מציגה אותו למשתתף. יש להציג את המטרה לצד אקראי באחד מנתיבי ה-Y ההפוכים בעוד ידו של המשתתף נשארת בעמדת ההתחלה.יש לדעת את הזמן המדויק של הופעת המטרה כדי להבטיח מדידה מדויקת של תגובות חזותיות-מוטוריות מהירות. כאן, אנו מציגים גירוי חזותי נוסף, שאינו נראה על ידי המשתתף, לפוטודיודה הממוקמת בפינת המסך בזמן המדויק של הופעת המטרה. פוטו-דיודה זו מספקת אות אנלוגי עבור יישור פעילות השרירים וזמני התגובה.בהתאם להתנהגות ההגעה של המשתתף, תוכנה זו מספקת משוב כטקסט שנכתב על הסוגר במהלך המרווח בין הניסוי. המשוב אומר פגע ביירוט נכון, דרך לא נכונה לכיוון הגעה שגוי, או פספוס לתגובות לא נכונות או שגויות שזוהו במהלך המרווח בין הניסוי. היעד הנע ומיקום ההתחלה מופיעים שוב במיקומים המקוריים שלהם 200 אלפיות השנייה לאחר השלמת התנהגות ההגעה של המשתתף.התחל את הניסיון הבא כאשר המשתתף מביא את ה-RTC למצב ההתחלה. צמצם את תנועת המשתתף בין כל בלוק כדי להבטיח עקביות של ההקלטות. לאחר אישור מילולי שהמשתתף מוכן להתחיל את הבלוק הבא, התחל את הבלוק הבא והמשך לעקוב אחר ביצועי המשתתפים ופלט EMG.תגובות נעולות גירוי או SLRs היו תלויות במיקום המטרה, כאשר SLRs בחזה הימני מורכב מעלייה או ירידה בגיוס השרירים לאחר הצגת המטרה שמאלה או ימינה בהתאמה. כדי לזהות SLR, בוצעו ניתוחי מאפייני הפעלה נפרדים של מקלט סדרות זמן בניסויים עם זמני תגובה מוקדמים או מאוחרים מהממוצע. ניתוח זה הצביע על האם הופעת האלקטרומיוגרפיה הייתה קבועה לגירוי או לתחילת תנועה, אשר נקבעה על ידי שיפוע הקו המחבר בין זמני אפליה מוקדמים ומאוחרים ששורטטו כפונקציה של זמן התגובה.נתונים משני נבדקים המושיטים יד לעבר אובייקט נייח או מטרה נעה מוצגים כאן. משתתף 1 אינו מציג SLR בפרדיגמה הסטטית, אך ניתן לראות SLR ברור בפרדיגמת היעד המתהווה. ה-SLR ניכר גם בעקבות האלקטרומיוגרפיה הממוצעת עבור משתתף 1 בפרדיגמת המטרה המתהווה.בעוד שמשתתף שני הציג SLR הן בפרדיגמת המטרה הסטטית והן בפרדיגמת המטרה המתהווה, גודל ה-SLR היה גדול בהרבה בפרדיגמת המטרה המתהווה. בממוצע, גודל ה-SLR היה גדול משמעותית ביעד המתהווה לעומת הפרדיגמה הסטטית. לעומת זאת, ההשהיה של SLR שזוהו לא הייתה שונה בין שתי הפרדיגמות.SLRs זוהו בכל חמשת המשתתפים בפרדיגמת המטרה המתהווה, אך רק בשלושה משתתפים בפרדיגמה עם מטרות סטטיות. גדלי ה-SLR במצב נגד הגעה הושתקו בהשוואה לזה בתנאי פרו-הגעה. ניתן לגוון את הפרדיגמה כדי להבין טוב יותר את הגורמים החושיים, הקוגניטיביים או המוטוריים המשפיעים על תגובות חזותיות-מוטוריות מהירות.ניסויים עתידיים יכולים לשנות את מהירות המטרה, לשנות את הזמן מאחורי האוטם, או לדרוש מהמשתתפים לבחור איזו יד להזיז. התחלנו להשתמש בתגובות אמינות שעוררה פרדיגמת המטרה המתפתחת כדי לחקור את המערכת הוויזו-מוטורית המהירה אצל משתתפים קשישים וחולים עם מחלת פרקינסון.

an-emerging-target-paradigm-to-evoke-fast-visuomotor-responses-on

Research

JoVE Journal

Neuroscience

מדעי המוח

מקור: Kuhn, Y. et al. ניתן לווסת עיכוב תוך קליפת המוח בתוך קליפת המוח המוטורית הראשונית על ידי שינוי מוקד הקשב. J. Vis. Exp. (2017)סרטון זה מדגים את השימוש בגירוי מגנטי טרנס-גולגולתי (TMS) כדי לווסת את פעילות הנוירונים המוטוריים ולמדוד את תגובות השרירים באמצעות אלקטרומיוגרפיה (EMG). הוא מתאר את השלבים לאיתור הנקודה החמה המוטורית, קביעת ספי הגירוי והערכת ההשפעות של TMS תת-סף (subTMS) על עיכוב קליפת המוח.

גירוי מגנטי טרנס-גולגולתי לוויסות תגובת השרירים בבני אדם

במחקר זה נעשה שימוש בגירוי מגנטי טרנס-קרני חד-פעמי על קליפת המוח המוטורית העיקרית, נוירונו-ווגנציה ורישום הפעילות האלקטרומיוגרפית של שרירי היד כדי לחקור את ההתרגשות הקורטיקוספינלית בזמן שהמשתתפים צפו ברצפי פעולה.

אפנון רגישות קורטיקוספינלי במהלך תצפית פעולה

לא ברור כיצד אותות מלמעלה למטה מהזרם החזותי הגחון משפיעים על תנועה. פיתחנו פרדיגמה לבדוק מנוע התנהגות כלפי יעד באשלית היפוך עומק 3D. הבדלים משמעותיים הם דיווחו בשני תנועות מכוונות, מכוון למטרה ופעולות אוטומטיות בתנאי צפייה מתעתעים ו ממשיים.

שיטות לחקור את ההשפעה של תהליכים חזותיים מלמעלה למטה על התנהגות מוטורית

נראה שמספר ילדים עם שיתוק מוחין חד צדדי מתעלמים מהיכולת השמורה של הגפה העליונה הפגועה. התעלמות התפתחותית זו מתוארת בהרחבה בספרות אך התהליכים הקוגניטיביים המעורבים לא נחקרו. כדי לחקור את הגורמים הקוגניטיביים הבסיסיים של שליטה בגפיים העליונות, פותח פרוטוקול פוטנציאלי הקשור לאירוע.

פוטנציאל הקשור לאירוע במהלך משימות יעד תגובה לחקר תהליכים קוגניטיביים של האיבר העליון השתמש בילדים עם שיתוק מוחין החד-צדדי

השימוש בגירוי מגנטי טרנס-גולגולתי (TMS) לחקר בקרה מוטורית אנושית דורש שילוב של מערכות איסוף נתונים כדי לשלוט בהעברת TMS ובו זמנית לתעד התנהגות אנושית. כתב היד הנוכחי מספק מתודולוגיה מפורטת לשילוב מערכות איסוף נתונים לצורך חקירת תנועה אנושית באמצעות TMS.

שילוב מערכות נתונים רכישה מרובות לחקר פלט corticospinal ורב-קטע ביומכניקה

המוצג כאן הוא פרוטוקול לבניית מכשיר אוטומטי המנחה קוף לבצע את המשימה הגמישה להגיע להישג. המנגנון משלב התקן טרנסלאסטד תלת-ממדי ומפנה טבלה כדי להציג אובייקטים מרובים במיקום שרירותי במרחב תלת-ממדי.

עיצוב ושימוש של מכשיר להצגת אובייקטים Graspable בסביבת עבודה תלת-ממדית

כאן אנו מציעים פרוטוקול המאפשר למשתמש לשנות באופן סלקטיבי את הריקודים ו/או האילוצים על התנועות הרלוונטיות לשחזור האיזון לאחר הפרטוראציה.

רזה שונה וטכניקה שחרור להדגיש עיכוב תגובה בחירת פעולה במאזן ראאקטיבי

עבודה זו מציגה פרוטוקול לשיפור תפקוד התותבת לאחר ניתוח סלקטיבי להעברת עצבים. התערבויות השיקום כוללות מידע ובחירה של המטופלים, תמיכה בריפוי פצעים, הפעלה מחדש של קליפת המוח של אזורים חושיים-מוטוריים בגפה העליונה, אימון של הפעלת שרירים סלקטיבית, טיפול בתותבות בחיי היומיום והערכות מעקב קבועות.

התערבויות טיפוליות לקטועי גפיים עליונות העוברים העברות עצבים סלקטיביות

הגעה היא מיומנות בסיסית המאפשרת לבני אדם לתקשר עם הסביבה. מספר מחקרים נועדו לאפיין התנהגות הגעה באמצעות מגוון מתודולוגיות. מאמר זה מציע יישום קוד פתוח של גירוי מגנטי טרנס-גולגולתי כדי להעריך את מצב ההתרגשות הקורטיקוספינלית בבני אדם במהלך הגעה לביצועי משימה.

הערכת רגישות קורטיקוספינלית במהלך התנהגות של הגעה מכוונת מטרה

המאמר מציג פרוטוקול מקיף לרישום בו-זמנית של אלקטרומיוגרפיה ידנית (EMG) ומעקב אחר אצבעות חזותיות במהלך תנועות אצבע טבעיות. הנתונים החזותיים נועדו לשמש כאמת הקרקע לפיתוח מודלים חישוביים מדויקים מבוססי EMG לזיהוי מחוות אצבעות.

לכידת מחוות אצבע דינמיות עם אלקטרומיוגרפיה משטחית ברזולוציה גבוהה וראייה ממוחשבת

חקור פרדיגמת יעד מתעוררת לחקר תגובות ויזואומוטוריות מהירות בשרירי הגפיים העליונות באמצעות EMG. שיטה זו מאפשרת לחוקרים ללמוד על מנגנונים עצביים במחלות נוירולוגיות כמו מחלת פרקינסון.

פרדיגמת יעד מתעוררת לעורר תגובות Visuomotor מהיר על שרירי הגפיים העליונות האנושיות

גלה סרטונים נוספים