人間の力と位置制御 - 増補フィードバックの役割

この実験の全体的な目標は、フィードバックの解釈が運動行動に与える影響と、その解釈と抑制性運動皮質活動の評価方法を調査することでした。このアプローチは、スポーツ、科学、心理学、リハビリテーション、基礎科学など、いくつかの分野で重要な質問に答えるのに役立ちます。この手法の主な利点は、色やゲインなどのフィードバック関連の影響を除外するため、効果をフィードバックの解釈に明確に関連付けることができることです。

まず、被験者を快適な椅子に座らせます。次に、被験者の皮膚を最初の背側骨間筋(FDI)と右手の恥骨外転筋(APB)に剃ります。サンドペーパーを使用してその領域をわずかに変形させ、プロパノールで消毒します。

次に、FDIおよびAPBの筋肉腹の上の皮膚に自己接着性EMG電極を取り付けます。同じアームの肘頭に追加の参照電極を配置します。このバイポーラ構成の表面EMG電極を使用して、経頭蓋磁気刺激(TMS)によって誘発される電気生理学的反応と、被験者が生成する筋肉活性化を測定します。

次に、TMS刺激装置に取り付けられた8の字コイルを使用してTMSを設定し、反対側の運動皮質の手の領域を刺激します。マッピング手順を使用して、FDI筋肉の運動誘発電位(MEP)を誘発するための頭皮に対するコイルの最適な位置を見つけます。これを行うには、コイルの中心に後方の前方に電流の流れを誘導するために、ハンドルを矢状面に対して反時計回りに45度に向けて、コイルのゼロ点を頂点から5センチ内側に配置し、正中線の上に配置します。

最初は、被験者が磁気パルスに慣れるように、小さな刺激強度を選択します。次に、最大刺激装置出力の2〜3%など、小さなステップで刺激強度を上げます。コイルを前頭吻側とメディアの横方向に動かして、FDI筋を刺激するために最大のMEPを観察できる最適なホットスポット、または領域を見つけます。

FDIホットスポットを特定したら、5回の連続した試行のうち3回で50マイクロボルトを超えるEMGのMEPピーク間振幅を呼び起こすために必要な最小強度として、静止モーターのしきい値を決定します。コンピュータ画面にオンラインで表示されているMEPのサイズを点検します。最後に、MEPが観察できなくなり、進行中の筋活動のEMG抑制が明らかになるまで、TMSマシンの刺激強度をMSOごとに2%ずつ減らします。

フィードバック表現は、被験者の1メートル前に置かれたコンピュータ上で力と位置のフィードバックを視覚的に表示します。3つの条件のそれぞれで、被験者の個々の最大随意力の30%に対応するターゲットライン、または人差し指の指の角度が最大随意収縮の30%に対応するターゲットライン(コンピューター画面上でMVCと呼ばれます)を提示します。対象ラインにできるだけ近づけるように被験者に指示します。

次に、疲労運動課題を使用して持続的な収縮を実行します。被験者に、30%MVCの目標線を、加えられた力に対応する線または30%MVCの力レベルに対応する指の位置とできるだけ長く一致させるように指示します。被験者にタスクが失敗するまで収縮を保持するように依頼します。これは、fF グループの場合、被験者が 5 秒間にわたってターゲット力の 5% のウィンドウ内で収縮を維持できなくなったポイントとして定義されます。

最後に、疲れる実験とは別の日に、被験者に目標ラインの30%MVCに一致させ、TMS刺激が続く間だけ収縮を保持するように依頼してTMS実験を実施します。この手順では、被験者は、試行の半分で位置フィードバックを受け取り、残りの半分の試行で力フィードバックを受け取ったと信じるように指示されましたが、実際には、pFグループは常に位置フィードバックを受け取り、fFグループは常に力フィードバックを受け取るため、試行の半分でだまされました。グループに関係なく、被験者は収縮の開始から終了まで筋電図活動の増加を示しました。

さらに、pF群とfF群では、TMSによる刺激により、力制御課題と比較して、位置制御課題の抑制が大きかった。一度習得すると、このテクニックは適切に実行すれば1時間半で完了します。この手順に続いて、どの皮質メカニズムが結果に寄与するかなどの追加の研究課題に答えるために、刺激などの追加の測定を適用できます。

このビデオを見た後、フィードバックの解釈を使用して、運動行動に対するフィードバックの影響を研究する方法について十分に理解できるはずです。