運動課題中に同時キネマとEMGの監視と感覚運動の脳領域の機能的近赤外分光法

この手順の全体的な目標は、脳の感覚領域と運動領域に対する機能的な近赤外分光法の使用を実証することです。さまざまな運動タスク中に運動学的およびEMGを同時に監視します。これは、最初に F ニア オプトスを参加者の頭に置き、CZ と耳介前点に位置合わせすることで実現されます。2番目のステップは、EMG電極をターゲット筋肉の筋肉腹に配置し、解剖学的ランドマークに反射マーカーを配置することです。

次に、参加者が運動タスクを実行している間に、FN EMG とモーション キャプチャ システムから同時にデータを収集します。最終的に、F NSは、片側性および両側性の小児期発症脳損傷患者と、典型的に発症する脳損傷患者の脳活性化パターンの違いを特定するために使用されます。FMRIのような既存の方法に対するこの手法の主な利点は、この手法により、歩行などの直立および機能的なタスクのパフォーマンスを研究できることです。

この方法は、損傷後に脳がどのように再編成され、その損傷が運動課題のパフォーマンスにどのような影響を与えるかなど、神経リハビリテーション分野の重要な質問に答えるのに役立ちます。この手法を運動障害の研究に使用することで、脳の活動を測定すると同時に、モーションキャプチャと筋電図を通じて意図された動きと意図しない動きを定量化することができます。一般的に、この方法に不慣れな人は、正確なセットアップには慎重な髪の準備と最適な信号品質のためのナーオプトの配置が必要なため、苦労します。

本日は、当研究室の研究理学療法士であるC・アン・ザリー・ギャラガー博士と、NIH研究員の Mr.No・ロビンソン博士にお任せします。次に、N'Sのデータ収集に関連する手順について説明します。実験手順を参加者に説明し、インフォームドコンセントを取得します。

次に、エジンバラの利き手目録やその他の臨床検査を実施し、参加者の髪と肌のタイプを記録します。参加者の身長、体重、年齢を測定して記録します。次に、頭囲、鼻とイニオンの間の距離、および右耳と左耳の耳介前点間の距離を測定することから手順を開始します。

後者の2つのメジャーの中点の交点はczで、NASとianのラインに沿って髪の毛の一部にウォッシャブルマーカーを使用して、頭皮にマークされています。参加者の髪が長い場合は、三つ編みまたはポニーテールを使用して髪を固定し、オプトが配置される頭皮を露出させます。その後、FZおよびAR alと位置合わせするように注意しながら、Fニアプローブを参加者の頭に置きます。

次に、オプトを頭皮に直接置き、髪の毛が詰まらないようにします。髪の毛は信号品質を低下させる可能性があるため、これは重要なステップです。次に、ベルクロストラップを取り付けて、オプトを所定の位置にしっかりと保持します。

すべてのオプトケーブルが平らに横たわっていて、オプトが頭皮の表面に対して垂直になっていることを確認してください。必要に応じて、オプトケーブルのグループの下に薄いフォームを配置して、オプトの垂直位置合わせを促進します。次に、すべての検出器で測定された光の強度が少なくとも80デシベルであり、690ナノメートルと830ナノメートルの両方の波長でデルタOD信号にハートビートがはっきりと見えることを確認します。

これらの基準が満たされていない場合は、髪の毛をチェックして、視神経をブロックしていないことを確認してください。次に、必要に応じて検出器のゲインを調整して、信号強度を最大化します。その後。参加者のNZ ar alとizに反射マーカーを追加します。

参加者にじっとしているように依頼し、これらとFがオプトマーカーに近づくためのモーションキャプチャデータを約2秒間収集します。次に、f near optosの上に、黒いフェルトまたはその他の光学吸収性材料を数層重ねたカバーを追加します。モーションキャプチャカメラからの干渉や飽和から検出器を保護するために、F nearsユニットのケーブルとフロントパネルも同じ光学吸収材料を使用して十分にシールドされていることを確認してください。

電極の配置と皮膚の準備については、Sentiumガイドラインに従っていました。このステップでは、解剖学的ランドマーク、筋肉収縮中の触診、および電極配置ガイドを使用して、各標的筋肉の筋肉腹を見つけます。次に、筋線維の方向に向けられたEMG電極を配置します。

次に、反射マーカーをジョイントランドマークに配置します。参加者が腕を肩の屈曲 90 度と肘の屈曲 90 度にして立っている間に、約 2 秒間のモーション キャプチャ データを収集します。次に、Fの近くのオプトケーブルを支えてトレッドミルまで歩くのを参加者に支援し、ケーブルを天井サポートに固定します。

彼が所定の位置に着いたら、休憩期間中はできるだけじっとリラックスしたままで、タスク期間中は所定の歩行速度で歩くように参加者に指示し、データ取得中は画面上の小さな黒い円に注意を集中させます。その後、ライトを暗くしてモーションキャプチャコンピューターでデータ取得を開始すると、Fがコンピューターに近づきます。このタスクに関連付けられたアニメーションファイルを再生します。

ウィンドウを最大化して、黒の画像が参加者のサイトラインに配置されるようにします。これは、トライアル期間中の彼の焦点になります。参加者のパフォーマンスを監視し、必要に応じて速度や無関係な随意運動に関するフィードバックを提供します。

説明アニメーションの最後に、モーションキャプチャEMGおよびFfneシステムでの録画を停止します。必要に応じて、参加者に休息またはポジションシフトの機会を与えます。このタスクでは、参加者を可動式の背もたれと脚のサポートを備えた台座に移行します。

フォトケーブルの近くでfを支えることを忘れないでください、そしてモーションキャプチャマーカーやEMG電極が外れないように注意してください。休憩期間中はできるだけじっとリラックスし、タスク期間中は約60RPMでサイクリングするように参加者に指示します。次に、参加者が時間を監視するのを防ぐために、映画のウィンドウを最大化して、視覚と聴覚のフィードバックを通じて参加者に休息または移動するように合図する漫画のアニメーションを投影します。

次に、参加者の前にベッドテーブルを置き、参加者の腕がテーブル上で快適な位置で支えられていることを確認します。次に、タスク期間中は1秒に1回の速度で柔らかい物体を握り、休憩期間中はできるだけリラックスしたままでいるように参加者に指示します。その後、ベッドテーブルを取り外し、台座のフットレスト部分を持ち上げて、参加者の足を視界に合わせます。

タスク期間中は1秒に1回の速度で足首を曲げ、休憩期間中はできるだけリラックスしたままでいるように参加者に指示します。セッションの終了時に、キャップを取り外します。ここにあるすべての反射マーカーとEMG電極は、骨格再建、関節角度、およびEMGの例です 左背屈タスクの場合、示されている試行中のタスク期間は約4.5秒から始まり、19.5秒まで続きます。

この典型的に発達している 13 歳の個人では、標的となる左足首以外の関節での動きは非常に限られています。さらに、筋肉は、動作をサポートする脛骨前筋を除いて、タスク中および休息期間中は一般的に静止しています。これは、左背屈タスク中のFニア活性化マップの例です。この青いボックスは、サンプリングされたおおよその領域の輪郭を示しています。

この図は、運動開始後5〜10秒間の平均酸素化ヘモグロビン反応を示しており、通常は左足首を曲げる思春期の背筋を発症しています。青い色は活性化しないことを表し、赤い領域はタスク期間中に酸素化されたヘモグロビンが増加した領域を示しています 習得すると、この手法は適切に実行されれば約2時間で実行できます。近赤外光での作業は危険な場合があるため、この手順を実行するときは、研究者や参加者の目を光源から保護するなどの予防措置を常に講じる必要があることを忘れないでください。

この手順に従います。解剖学的MRI画像との共レジストレーションや、運動学的およびEMGデータからのリグレッサーの決定などの他の方法を実行できます。これにより、脳活動の正確な位置特定や意図しない活動の神経源など、追加の質問に答えることができます。

このビデオを見れば、運動監視ツールをners測定と統合して、運動タスクの実行中に脳の感覚領域と運動領域の活性化を研究する方法について十分に理解できるはずです。