Impostazione multifunzionale per lo studio di controllo del motore umano Utilizzando la Stimolazione Magnetica Transcranica, Elettromiografia, Motion Capture, e la realtà virtuale

Summary

La stimolazione magnetica transcranica, l'elettromiografia e la cattura del movimento 3D sono tecniche non invasive comunemente usate per studiare la funzione neuromuscolare negli esseri umani. In questo articolo, descriviamo un protocollo che campiona in modo sincrono i dati generati da tutti e tre questi strumenti insieme all'aggiunta unica della presentazione e del feedback degli stimoli in realtà virtuale.

Abstract

Lo studio di controllo neuromuscolare circolazione nell'uomo è realizzato con numerose tecnologie. Metodi non invasivi per lo studio funzione neuromuscolare stimolazione transcranica magnetica includono, elettromiografia, e motion capture tridimensionale. L'avvento delle soluzioni di realtà virtuale prontamente disponibili e costo-efficacia ha ampliato le capacità dei ricercatori nel ricreare "mondo reale" ambienti e movimenti in un ambiente di laboratorio. Analisi naturalistica movimento non solo raccogliere una maggiore comprensione del controllo motorio in soggetti sani, ma anche consentire la progettazione di esperimenti e strategie di riabilitazione che hanno come target deficit motori specifici (ad esempio ictus). L'uso combinato di questi strumenti porterà a sempre più profonda comprensione dei meccanismi neurali di controllo motorio. Un requisito fondamentale quando si combinano questi sistemi di acquisizione dati va bene la corrispondenza temporale tra i diversi flussi di dati. Tsuo protocollo descrive connettività di un sistema multifunzionale generale, segnalazione intersystem, e la sincronizzazione temporale dei dati registrati. La sincronizzazione dei sistemi componenti è principalmente realizzato attraverso l'uso di un circuito personalizzabile, facilmente realizzato con componenti off scaffale ed elettronica minime competenze di assemblaggio.

Introduction

La realtà virtuale (VR) sta rapidamente diventando uno strumento di ricerca accessibile per l'uso in un certo numero di campi, tra cui lo studio del movimento umano. Lo studio del movimento dell'arto superiore è particolarmente beneficiato incorporando VR. La realtà virtuale consente la rapida personalizzazione dei parametri sperimentali volti a indagare le caratteristiche specifiche cinematici e dinamici di controllo del movimento del braccio. Questi parametri possono essere regolati singolarmente per ogni soggetto. Ad esempio, le posizioni dei bersagli virtuali possono essere scalati per assicurare identica postura braccio iniziale tra i soggetti. La realtà....

Protocol

Tutti i partecipanti coinvolti nella sperimentazione sono sottoposti a procedure di consenso informato approvate dalla West Virginia University Institutional Review Board (IRB).

1. il totale delle caratteristiche di sistema, progettazione, e Sperimentale compito generale

Nota: La configurazione completa comprende i seguenti componenti principali: attrezzature EMG e associato acquisizione (DAQ) apparecchiature digitali; un sistema di motion capture (questo protocollo è dotato di un sistema attivo a LED); un'unità TMS con una bobina cifra di otto e attrezzature localizzazione stereotassica; un auricolare VR e il c....

Results

La sincronizzazione dei numerosi flussi di dati in questa configurazione permette di registrare la cinematica, l'attività muscolare continuo (EMG), e istantanei di attività neuromuscolare (MEP) che si verificano durante i movimenti dell'arto superiore. Prove ripetute di un dato movimento sono necessari per ricostruire profili di risposta MEP su un intero movimento. Figura 4 visualizza i dati raccolti da un soggetto. Figura 4A mostra un esempio di questi flussi di dati durante un singolo.......

Discussion

L'obiettivo di questo articolo è quello di descrivere un metodo per incorporare VR nello studio del movimento umano e un metodo per sincronizzare i vari flussi di dati. Realtà virtuale espandere le capacità dei ricercatori che tentano di ricreare scenari di movimento del mondo reale in un ambiente di laboratorio. La combinazione VR con altre metodologie di registrazione neuromuscolare e di stimolo forma una potente suite di strumenti per lo studio dei meccanismi di controllo completo del motore umani. I set di dati .......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Stimolatore magnetico transcranico	Magstim	N/A	Stimolatore e bobine TMS
Impulse X2	PhaseSpace	N/A	Sistema di cattura del movimento
MA300 Sistema EMG multicanale avanzato	Sistemi Motion Lab Sistemi	MA300-28	Preamplificatore e amplificatore EMG
Elettrodi EMG Norotrode Elettrodi
Myotronics N/A EMGBlocco connettore BNC schermato a terminazione singola BNC-2111	National Instruments	779347-01	Blocco connettore BNC
NI PXI-1033 Chassis PXI a 5 slot con controller MXI-Express integrato	National Instruments	779757-01	Chassis DAQ
NI PXI-6254 16 bit, 1 MS/s (multicanale), 1.25 MS/s (1 canale), 32 input analogici	Scheda
DAQ National Instruments 779118-01Cavo SHC68-68-EPM (2m)	National Instruments	192061-02	Cavo schermato
DK1 o DK2	Oculus VR	N/A	Cuffie Ocuclus Rift
Vizard 5 Lite	WorldViz	N/A	Software per realtà virtuale
Condensatori C1 e C2	variati	N/A	Regolare i valori in base ai
resistori R1 e R2 variati		N/A	Regolare i valori in base alle
CD4011 Porta NAND	variata	N/A	Porta NAND
2N22222 transistor	variata	N/A	Transistor
NE555 circuito timer	variato	N/A	timer
DB25 e connettori USB	variati	N/A	paralleli e USB