Name: 모터 작업하는 동안 동시 운동 학적 및 EMG 모니터링과 감각 및 모터 뇌 영역의 기능 근적외선 분광법 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-12-05T15:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 31 s
Description: 배우세요 운동 작업 중 감각 및 운동 뇌 영역의 기능 근적외선 분광법(fNIRS)을 운동학 및 EMG와 함께 사용하는 방법입니다. 이 기법은 소아기 뇌손상 환자와 정상 발달 개인의 뇌 활성화 패턴 차이를 식별하여 신경 재활 연구에 활용됩니다.

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이 프로젝트는 미국 국립보건원임상센터(National Institutes of Health Clinical Center)의 교내 연구 프로그램(Intramural Research Program)의 지원을 받았습니다. 우리는 이 프로토콜에 제시된 절차를 개선하는 데 있어 Thomas Bulea, PhD 및 Laurie Ohlrich, PT와의 유용한 논의에 감사드립니다. Muyinat W. Osoba와 Andrew Gravunder, MS가 애니메이션 작업을 지원했습니다.

참고 :이 프로토콜은 국립 보건원의 임상 시험 심사위원회 (: NCT01829724 ClinicalTrials.gov 식별자)에 의해 승인되었다. 모든 참가자가 질문을하고 참여하기 전에 동의를 제공 할 수있는 기회가 주어집니다. 혈관 확장 및 혈관 수 축제의 최근 사용으로 인한 혈역학 적 반응에 대한 변경 사항을 고려하여, 참가자들은 3 .These 애니메이션 동영상을 사용자 정의 우리의 실험실에서 수행 된 실험 전 24 시간 동안 알코올과 카페인을 삼가하도록 요청하지만, 다른 기록 될 수있다 소리 또는 다른 연구 질문에 대한 특정 이미지. 1. 이전 참가자의 도착에 객실을 설정. <ol><li> 모션 캡쳐 제조업체의 특정 방법에 따라 기관의 좌표 모션 캡쳐 카메라 상대적인 보정. 카메라 위치가도 몸에있는 모든 마커의 기록을 수 있는지 확인하고 테스트 할 작업하는 동안 참가자의 머리. 교정 프로세스는 모션 캡쳐 시스템의 정확성을 보장하고 동작 실험실 표준 관행이다. 반사 마커가 확실하게 식별 할 수있는 17m 3의 대략적인 볼륨, 10 카메라 시스템을 사용합니다. </li><li> 모션 캡쳐와 fNIRS 컴퓨터의 BNC 입력으로 명령 컴퓨터에서 트리거를 연결합니다. 트리거가 마우스 버튼에 접속되고, 마우스를 클릭하여 회로를 완료하고 모션 캡쳐 / EMG 데이터 수집 보드 및 여기도 보조 아날로그 입력으로서 fNIRS 데이터 수집 보드에 동시에 펄스를 전송되었는지 확인. </li><li> 비디오를 시작하는 것은 모두 데이터 수집 시스템에서 동시에 전압 변화의 원인이됩니다하도록 지시 애니메이션 비디오를 실행하는 컴퓨터에 USB 포트를 통해이 마우스를 연결합니다. 주 : EMG 신호와 동기화되어 자동 모션 캡처 소프트웨어가 저장되어 있으므로와 TEMG 시스템의하는 ional 싱크 조절이 필요하지 않습니다. </li><li> 자세한 내용은 스크린과 프로젝터를 설치 참가자에게 표시합니다. 훼방꾼이 될 수있는 불필요한 항목을 제거합니다. 그들은 참가자의 운동의 전체보기를해야합니다 삼각대와 디지털 비디오 카메라를 배치합니다. </li><li> 반사 마커 안전하게 프로브의 각 optode의 상단에 부착되어 있는지 확인합니다. </li><li> 모든 필요한 서류를 조립 : 예를 들어 동의 및 동의 복사, 임상 시험 시트, 실험 노트 시트를,. </li></ol> 2. 기본 조치 <ol><li> 동의 과정을 완료 한 후, 측정하고 기록 참가자의 신장, 체중, 나이, 및 두위. </li><li> 표시된대로 에딘버러하는 손의 재고 (10) 및 기타 임상 시험을 관리합니다. 기록 머리와 피부 유형을 참가자가보고. </li><li> 양측 후방 우수한 장골 척추에 반사 마커 (PSIS)를 배치. 5 회, 그들의 자기 선택 보행 속도를 추정하는 시험을 통해 속도를 평균 - 실험실에서 3을 자신의 편안한 속도로 참가자 갈 수 있습니다. </li></ol> 3. 기능 근처 적외선 분광학 (fNIRS) 설치 주 : 참가자가 여러 사람이 동시에 그들 가까이 내키지 경우이 어시스트 데 충분한 실험자 또는 연구원이 있으면 EMG 및 모션 캡처의 설정과 동시에 완료 될 수있다. <ol><li> nasion (NZ)와 inion (이즈) 사이의 거리를 측정하고 오른쪽 (AR)과 왼쪽 (알) 귀에 사전 귀의 점 사이. 이 두 조치의 중간 지점의 교차로는 빨 마커를 사용하여 두피에 표시되어 있습니다 CZ,이다. </li><li> 참가자는 optodes 배치 될 두피를 노출하기 위해 머리띠 또는 피부색을 사용하여 머리의 작은 부분 오프 긴 머리, 섹션이있는 경우. </li><li> fNIRS가 t에 프로브 배치그는 참가자의 머리, CZ, 아르곤과 정렬을 돌보는. 이 두피에 배치됩니다 그런 다음 멀리 각 optode 아래에서 머리를 이동합니다. 마지막으로, 제자리에 안전 optodes를 개최 벨크로 스트랩을 연결합니다. 참고 :이 프로토콜에서 턱 아래에 간다 머리, 이마에 걸쳐 진행 한 한 뒤에가는 하나의 끈이있는 캡을 사용합니다. Optodes는 귀를 둘러싼 유연한 플라스틱 링에 벨크로이 뚜껑에 고정된다. <ol><li> 참가자가 짧은 머리 (길이 이하 2 약보다 인치)가있는 경우, 빗의 작은 얇은 스틱이나 플라스틱 끝 optodes 사이에 머리를 꺼내. </li></ol></li><li> 모든 optode 케이블이 플랫 누워 있는지, 그리고 optodes 두피의 표면에 거의 수직 있는지 확인합니다. <ol><li> 필요한 경우, optodes의 수직 정렬을 촉진하기 위해 optode 케이블의 그룹에서 거품의 얇은 조각을 배치합니다. </li></ol></li><li> 프로브의 쾌적함을 참가자와 함께 확인하고,필요한 경우 조정합니다. 자신의 편안함을 실험하는 동안 어느 시점에서 감소하면 실험자에게하도록 지시합니다. </li><li> 소스를 켜고 신호를 확인합니다. <ol><li> 이 시스템에서, 적어도 80dB의 강도 모두 690 및 830 nm의 파장에서 신호 deltaOD (광학 밀도의 변화)에 명확하게 보이는 심장 박동을 갖는 신호를 보장한다. 채널이 기준을 충족하지 신호가있을 때, 그 머리 optode (들)을 차단하지 확인하고 다음 신호 강도를 극대화하기 위해 필요에 따라 검출기 이득을 조정합니다. 그 모션 캡쳐 카메라는이 시간 동안 꺼져 있어야합니다. 참고 : 다른 fNIRS 기계 (690) 830 nm의 서로 다른 파장에서 동작 할 수있다; 이 경우에 사용되는 기계에 가장 적절한 파장을 확인한다. </li></ol></li><li> Nz가, 이즈, 아르곤, 알에 반사 마커를 추가합니다. 가만히과 모션 캡쳐 이들에 대한 데이터와 fNIRS optode 마커의 약 2 초를 수집하기 위해 참가자를 요청합니다. 그 확인모든 마커를 기록하고, 필요에 따라 추가 실험을 수집되었다. 그것은 카메라와 마커 사이의 시야를 개선하기 위해 머리 위치를 변경하려면 참가자를 요구할 수있다. 가능한 경우 참가자의 개별 구조 MRI의 확률 등록을 위해 분석 과정이 수집 한 세 가지 차원 위치를 사용합니다. </li><li> 모션 캡쳐 카메라의 간섭이나 채도에서 감지기를 보호하기 위해 fNIRS의 optodes의 상단에 검은 색 펠트 또는 기타 광 흡수 물질의 여러 층으로 커버를 추가합니다. 케이블과 fNIRS 장치의 전면 패널도 잘 같은 광학적 흡수 재료를 사용하여 차폐되어 있는지 확인합니다. </li></ol> 4. 표면 근전도 (EMG) 설치 <ol><li> 근육의 수축시 해부학 적, 촉진를 사용하여 각 대상 근육의 근육 배를 찾아 전극 배치 (11)를 안내합니다. 참고 :이 프로토콜에서 대상 근육 억을 포함ateral 내측 비복근, 경골근, 대퇴 직근, 광근 lateralis, 대퇴 이두근, 신근 요측 수근 및 요측 수근 굴근. </li><li> SENIAM (12)에서 권장하는대로, 이소 프로필 알코올 패드로 세척 한 다음 테이프로 죽은 피부 세포를 제거하고, 면도에 의해 근육 배 이상 EMG 전극 배치를 위해 준비하고 피부가 건조 할 때까지 기다립니다. </li><li> 근육 섬유의 방향을 지향 EMG 전극을 배치합니다. </li><li> 자체 접착 포장으로 꼭 감싸. </li><li> 근육이 활성화되었을 때 수동 근육 테스트를 수행하는 적절한 전극 배치, 신호 변화의 명확한 시각화를 보장하면서 컴퓨터 근육 신호를 확인한다. </li></ol> 5. 모션 캡쳐 설정 <ol><li> 공동 랜드 마크에서 반사 마커를 놓습니다. 다음은, 내측 및 외측 복사뼈, 내측과 외측 무릎 관절을 포함 골극 (ASIS), 후방 골극 (PSIS), 반경 경상 돌기, 척골 실 로이드, 메디칼을 전방알 상완골 epicondyl 및 상완골의 epicondyl. </li><li> 발, 정강이, 허벅지, 손, 팔뚝을 포함하여 관심의 각 세그먼트 상에 3 개 이상의 마커 또는 마커의 강체 클러스터를, 놓습니다. </li><li> 참가자는 90 ° 어깨 굴곡 90 ° 팔꿈치 굴곡에 팔을 서로, 표준화 된 위치에 아직도 서있는 동안 모션 캡쳐 데이터의 약 2 초를 수집합니다. 모든 마커가 명확하게 카메라에 볼 수 있는지 확인합니다. </li></ol> 6. 보행 작업 <ol><li> 디딜 방아에 참가자 전송을하게한다. 환자가 위치 된 후 천정 지지체에 케이블을 고정 후 fNIRS optode 케이블을지지하여 그들을 돕고. 환자가 낙상 위험이 높은 경우,이 작업을하는 동안 안전을 위해 체중을 지원 하네스를 사용합니다. </li><li> 천천히 설정 조건에 편안 참가자를 얻기 위해 측정자가 선택 보행 속도에 구축, 디딜 방아를 시작합니다. 정지 후 천천히다시. </li><li> 휴식 또는 이동 중 참가자를 큐 것이다 청각 피드백과 애니메이션 파일을 설정합니다. 참가자와 검토 작업 지침, 움직이지 그들에게 말하고 가능한 한 편안 &quot;휴식&quot;기간 및 위해 화면에 작은 검은 색 원에 관심을 집중하면서, &quot;작업&quot;기간 동안 러닝 머신의 설정 속도로 걸어 데이터 수집의 기간. </li><li> 조명을 차단하고, 모션 캡쳐 시스템 및 fNIRS 컴퓨터에 데이터 수집을 시작한다. 비디오 카메라에서 녹화를 시작합니다. </li><li> 마우스 트리거를 사용하여,이 작업과 관련된 애니메이션 파일의 재생 버튼을 클릭합니다. 트리거가 모션 캡쳐와 NIRS 시스템 모두에 의해 수신되었음을 확인합니다. <ol><li> 그들이 재판 기간 동안 포커스 포인트를 가질 수 있도록, 시야 참가자의 라인에있는 검은 점의 이미지로 전환합니다. 참고 : 각각에 대한 개요 개략적시험은 그림 2에 표시됩니다. </li></ol></li><li> 참가자 성능을 모니터링하고 필요에 따라 속도, 또는 외부의 자발적인 움직임에 대한 피드백을 제공합니다. </li><li> 교육용 애니메이션의 끝에서, 모션 캡쳐, EMG 및 fNIRS 시스템뿐만 아니라 비디오 카메라에 기록을 중지. 참가자에게 휴식 또는 필요에 따라 위치를 이동 할 수있는 기회를 제공한다. </li></ol> 7. 양측 하체 순환 작업 <ol><li> , 이동 뒤로 다리를 지원하는 주각에 참가자 전환을 가지고 fNIRS optode 케이블을 지원하기 위해 돌보는 및 범프 또는 모션 캡쳐 마커 또는 EMG 전극을 제거하지. 실험 기간 동안 편안함을 향상시킬 수있는 발포 시트 쿠션이 있습니다. </li><li> 위치로 사이클 프레임을 들어 올려 스트랩 받침대에 고정. </li><li> 페달에 발을 안전하고 페달에 편안하고 자연의 거리를 촉진하기 위해 필요에 따라주기의 위치를​​ 조정합니다. 에사이클에서 가장 먼 점은 약 10 ° 굴곡의 자신의 무릎을 유지한다. 주 :이 시점에서, 학습자가 어떤 트렁크 지원을 제공하고, 나머지 기간 동안 이완을 용이 세미 누운 자세에있을 것이다. </li><li> 그들에게 말하고 참가자와 검토 작업 지침, 약 60 rpm으로 &quot;작업&quot;기간 동안 &quot;휴식&quot;기간 동안 사이클에 여전히 편안한 가능한 한 유지합니다. </li><li> 반복 6.4-6.7 단계를 반복합니다. 대신 점, 프로젝트 휴식 또는 시각 및 청각 피드백을 통해 이동 중 참가자를 큐 것 만화 애니메이션의 이미지로 전환. 참가자가 현재 연구에서 통과 또는 남아있는 시간을 모니터링 할 수 있도록하지 동영상 윈도우를 최대화. </li></ol> 8. 손을 꽉 조이고 작업 <ol><li> 사이클 및 사이클 자체로부터 발을 제거한 후, 참여자, 지는데 앞 베드 테이블을 배치참가자의 팔을 편안한 위치에 테이블에서 지원되는지 확인 g. </li><li> &quot;작업&quot;기간 동안 약 한 번 초 (1 Hz에서) 당 부드러운 물체를 집어 넣은 참가자를 지시하고, &quot;휴식&quot;기간 동안 가능한 한 편안하게 남아있다. </li><li> 단계를 반복 7.5. </li></ol> 9. 발목 배측 굴곡 작업 <ol><li> 침대 테이블을 제거하고 참가자의 뷰에 발을 가지고 최대 플 린스의 발 나머지 부분을 올립니다. </li><li> 참가자의 신발과 양말을 제거하고 적절한 위치에 발 마커를 교체합니다. 다만 발목 관절 운동을 할 수있는 폼 패드와​​의 발목 관절 위의 송아지를 지원합니다. </li><li> &quot;작업&quot;기간 동안 초 (1 Hz에서) 당 약 한 번 자신의 발목을 배굴 참가자를 지시하고, &quot;휴식&quot;기간 동안 가능한 한 편안하게 남아있다. </li><li> 단계를 반복 7.5. </li></ol> 프로 10. 결론로토콜 <ol><li> 캡을 제거하고 압력 또는 적색의 영역에 대한 피부를 검사합니다. </li><li> 모든 반사 마커와 EMG 장치를 제거합니다. </li><li> 그 시간 동안 참가자 감사 프로토콜의 주관적 경험에 대해 자신의 입력을 초대합니다. (경 두개 자기 자극 (13)과 가비 동료들에 의해 사용되는 바와 같이)이 앙케이트 형식이거나, 비공식 토론이 미래에 개선 될 수 위화감의 공통 소스를 식별하기. </li></ol>

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피질의 대상 지역과 사람이 운동 장애와 그뿐만 아니라 일반적으로 개발 인구 모두에서 운동의 신경 제어에 대한 우리의 이해를 향상시키기위한 선물 엄청난 잠재력을 이동하는 방법에 대한 정량 데이터에서 뇌 활동의 동시 모음. 참가자들은 기능적 MRI 때처럼 앙와위로 제한되지 않기 때문에, 완료 될 수 연령과 이동 작업의 측면에서 다양한 응용이있다. 시장에서 사용할 수있는 몇몇 모션 캡쳐 및 모션 정량화 시스템, EMG 시스템 및 fNIRS 시스템이 있고, 그것들은 여기에 제안 된 것들 대신에 사용될 수있다 - 특정 장비 아이템은 재료 목록에 제시된 것들에 한정되지 않는다. 또한, 선택된 모션 캡쳐 시스템이 사용되는 본체와 헤드 또는 비 - 광학 기술 모두에서 마커 국산화 측정에 충분한 양을 가지고 있지 않는 경우, 3-D 위치 추적스타일러스는 공통 좌표계에서 해부학에 대한 optodes을 찾는 대신에 사용될 수있다. 그것은이 별도로 심박수 및 혈압 등의 생리 데이터를 수집 할 수있는 경우에는 마지막으로,이 정보는 HBO와 HBR 시...

기능적 태스크 중 신경 이미징 피질에서 혈류 역학을 측정함으로써 뇌의 활동 영역을 식별하기 위해 비 침습성 기능적 근적외선 분광법 (fNIRS)를 이용하여 휴대 성 및 비용 효율적이되고있다. fNIRS의 휴대은 기능성 자기 공명 영상 (fMRI)와 같은 다른 기술과 수 없습니다 걸음 걸이 하나, 같은 직립 및 기능 작업의 연구에서 특히 유용하다. 이 기능은 신경과 및 신경 과학 분야에서 중요하고, 뇌성 마비 (CP) 및 모터 제어에 영향을 미치는 다른 신경 학적 조건과 어린이와 성인의 운동 장애를 기본 메커니즘에 새로운 통찰력을 제공 할 수있다. 메커니즘을 이해하는 것은 손상 및 활동 한계 소스를 대상으로 효과적인 중재를 설계하는 능력을 향상시킨다. 모터 작업의 많은 fNIRS 연구는 현재까지 성인의 건강한 인구 부분왔다icipants은 특정 작업 및 작업 성능 모니터링이 육안 검사에 제한을 수행하도록 지시한다. 이는 일반적인 운동과 참여의 높은 수준의 사람들을 위해 충분하지만, 운동 장애 또는 어려움 일반적으로 개발 어린이를 포함한 시간의 연장 기간에 대한 작업에 참석있는 사람들 참가자를 공부할 때 허용되지 않습니다 수 있습니다. 이러한 경우 뇌의 활성 분석을 알리기 위해, 실제로 완료 모터 패턴의 동시 모니터링이 요구된다. fNIRS 시스템 및 사용량의 포괄적 인 리뷰는 문헌 사용법을 안내 데이터가 남아 fNIRS의 정확성과 이러한 시스템의 감도 있지만 수집, 처리에 기술적 문제 및 해석을 설명하는 데 도움이 2-5에 제시되었다. 색상 및 모발의 두께는 광 차단하거나 transmi 왜​​곡 가능성이 가장 두꺼운 검은 머리와, 광 신호의 품질에 영향ssion 3,6. 모낭 밀도가 가장 크다 정수리 영역에있는 감각 영역 공부, 일부 연구는 비 반응자에게 -6,7-보고하는 경우에 특히 적합하다. 잘 확립 된 국제 10/20 시스템 optodes의 배치를 위해 사용되지만, 특히 참가자의 해부 MRI에 optode 위치 비정형 뇌 해부학 공동 등록 가진 사람들의 경우에 정확하게 필수적 해석 할 수없는 경우에 매우 유용 할 수있다 결과. 어린 시절 발병 뇌 손상 뇌 활성화를 평가하는 fNIRS의 사용은 비교적 최근이지만, 일방적 인 뇌성 마비 6,8,9의 영역에서 견인을 얻고있다. 상술 한 과제를 고려하여,이 프로토콜은 간단한 단일 - 공동 작업뿐만 아니라 더 복잡한 전신 운동을 포함한 다수의 태스크 동안 fNIRS, 모션 캡쳐 및 근전도 (EMG) 모니터링을 결합한다. 시각 및 청각 지침은 우리입니다ED는 참가자의 여러 시대에 걸쳐 관심과 작업 성능을 향상시킬 수 있습니다. 프로토콜의 목표는 일반적으로 현상하는 사람들에 비해 단안 및 양안 소아 발병 뇌 손상과 그 뇌의 활성화 패턴의 차이를 식별하는 것이다. 우리는 방법의 응용 프로그램의 다양성을 설명하는 전신 운동 (보행), 양자 하체 다 관절 운동 (자전거), 두 개의 일방적 인 단일 관절 운동 (격리 발목 배측 굴곡, 고립 손 스퀴즈)를 탐구한다. 동일하거나 매우 유사한 프로토콜이 다른 감각 또는 운동 장애 또는 관심의 다른 태스크를 연구하는데 이용 될 수있다. 근적 외광을 방사는 연속파 및 맞춤 설계된 소스 검출기 구성을 사용하여, 690 nm 내지 50 Hz의 레이트로 fNIRS 시스템을 사용 감각 피질 위에 830 nm에서 검출되었다. EMG 데이터는 1000 Hz의 주파수에서 무선으로 수집 하였다. 반사 마커 3-D 위치는이었다100 Hz의 레이트로 광 모션 캡쳐 시스템에 의해 수집 하였다. 두 컴퓨터는 데이터 수집, 및 모션 캡쳐를위한 EMG fNIRS 용과 다른 처리. 데이터는 각 작업에 대한 교육 애니메이션을 시작하려면 마우스 버튼을 누른에 해당하는 세 번째 컴퓨터에서 트리거 펄스를 사용하여 동기화 된. 걸음 걸이를 제외한 모든 작업의​​ 경우, 교육 애니메이션은 만화 동물 점프 또는 발로뿐만 아니라 청각 신호로 표시되는 작업 (1 Hz에서)의 속도의 시각적 지침을 사용하여 참가자 성능을 표준화하기 위해 설계되었다.

<table><tbody><tr><td>CW6</td><td>TechEn</td><td>http://nirsoptix.com/</td> <td>fNIRS 기계, 포함된 모듈 수에 따라 다양한 수의 소스 및 검출기</td></tr> 포함 <tr><td>MX 시스템 10개의 T40 시리즈 카메라가 있는 MX 시스템</td><td>Vicon Motion Systems Ltd., Oxford, UK</td><td>http://www.vicon.com/System/TSeries</td><td>모션 캡처 카메라</td></tr><tr><td>반사형 4mm 마커</td><td>Vicon Motion Systems Ltd., Oxford, UK</td><td></td><td>모션 캡처 카메라에서 fNIRS optodes, Ar, Al, Nz 및 손 좌표를 찾는 데 사용하는 마커입니다.</td></tr><tr><td>반사형 9.5mm 마커</td><td>Vicon Motion Systems Ltd., Oxford, UK</td><td></td><td>모션 캡처 카메라에서 팔과 다리 좌표를 찾는 데 사용하는 마커입니다. 클러스터는 사지 세그먼트에 사용되며, 오프셋이 있는 마커는 데이터 캡처의 신뢰성을 향상시키기 위해 PSIS 및 Iz에 사용됩니다.</td></tr><tr><td>Trigno 무선 EMG 시스템</td><td>Delsys, Inc. Natick, MA</td><td>http://www.delsys.com/products/wireless-emg/</td> <td>근전도</td></tr><tr><td>Bertec 분할 벨트 계장화 디딜방아</td><td>Bertec Corporation, Columbus, OH</td><td>http://bertec.com/products/instrumented-treadmills.html</td><td>트레드밀</td></tr><tr><td>ZeroG 체중 지지 시스템</td><td>Aretech, LLC, Ashburn, VA</td><td>http://www.aretechllc.com/overview.html</td><td>트랙과 패시브 트롤리는 보행 시험 중 환자 안전을 위해 사용할 수 있는 케이블, 하네스를 지원합니다</td></tr><tr>.<td>3DS Max 2013</td><td>Autodesk, Inc., San Francisco, CA&nbsp;</td><td>교육</td><td>용 비디오용 동물을 애니메이션화하는 데 사용되는 http://www.autodesk.com/ 3D 애니메이션 소프트웨어</td></tr><tr><td>Windows Movie Maker</td><td>Microsoft Corporation, Redmond, WA</td><td>http://windows.microsoft.com/en-us/windows-live/movie-maker</td><td>애니메이션 푸티지를 음악과 결합하는 데 사용되는 소프트웨어</td></tr><tr><td>Audacity</td><td>오픈 소스</td><td>http://audacity.sourceforge.net/</td> <td>음악 비트를 적절한 케이던스로 변경하는 데 사용되는 소프트웨어</td></tr></tbody></table>

모터 작업하는 동안 동시 운동 학적 및 emg 모니터링과 감각 및 모터 뇌 영역의 기능 근적외선 분광법

Functional Near Infrared Spectroscopy of the Sensory and Motor Brain Regions with Simultaneous Kinematic and EMG Monitoring During Motor Tasks

기능 근적외선 분광법 (fNIRS)은 인간 운동의 신경 제어의 연구에서 제시하는 것이 여러 가지 장점이있다. 이 참가자의 위치에 대해 상대적으로 유연하고 작업 동안 일부 머리의 움직임을 허용합니다. 또한, 그것의 사용에 거의 금기와, 저렴한 경량 및 휴대용입니다. 이것은 일반적으로뿐만 아니라 뇌성 마비 등의 운동 장애,있는 사람으로, 개발하고 개인의 모터 작업하는 동안 뇌 기능 활동을 연구 할 수있는 독특한 기회를 제공합니다. 운동 장애를 고려하여 추가 연구는, 그러나, 실제 동작 수행의 품질 및 추가, 의도하지 않은 움직임을위한 전위이다. 따라서, 모두 혈류의 변화와 뇌 테스트 중에 신체의 움직임을 실제의 동시 모니터링 fNIRS 결과의 적절한 해석이 필요하다. 여기서 우리는 fNIRS의 조합을위한 프로토콜을 보여근육과 모터 작업하는 동안 운동 학적 모니터링. 우리는 걸음 걸이를 탐험, 일방적 인 다 관절 운동 (자전거), 두 개의 일방적 인 단일 관절 운동 (격리 발목 배측 굴곡, 고립 손 스퀴즈). 제시된 기법은 둘 다 전형적인 비 전형적인 모터 제어를 연구에 유용 할 수 있고, 작업 및 과학적 문제를 폭넓게 조사하도록 변형 될 수있다.

이 프로토콜은 참가자 모터 작업 (도 1)을 수행하는 동안 뇌 혈류, 근육 활동의 전기 및 관절 운동 학적 움직임을 캡처 3 양상의 동시 획득을 조정한다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/52391/52391fig1highres.jpg" /> 그림 1. 프로브 위치.이 도면의 좌측 부분 (녹색, 브로드 만 4), 일차 운동 영역 (블루, 브로드 만 영역 1,2,3)에 감각 영역의 대략적인 위치, 전 운동 영역을 도시 (오렌지, 브로드 만 영역 6). 이 그림의 오른쪽 부분과 관련 기능 (MGH 광학 부 (15)에서 오픈 소스 다운로드 가능) AtlasViewerGUI를 사용하여 생성되었습니다. 요컨대,이 프로브 디자인은 소스, 검출기 및 anato의 공간 배열을 사용 Colin47 아...

직립 운동 작업 중 뇌 활동을 모니터링하는 것은 운동 장애의 신경 원인을 조사할 때 큰 가치가 있습니다. 여기에서는 기능적 근적외선 분광법과 4가지 유형의 운동 작업 중 근육 및 운동학적 활동의 지속적인 모니터링을 결합한 프로토콜을 보여줍니다.

모터 작업하는 동안 동시 운동 학적 및 EMG 모니터링과 감각 및 모터 뇌 영역의 기능 근적외선 분광법

There are several advantages that functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) presents in the study of the neural control of human movement. It is ...

이 절차의 전반적인 목표는 다양한 운동 과제 수행 중 운동학 및 EMG 모니터링을 동시에 진행하며 뇌의 감각 및 운동 영역에 기능적 근적외선 분광법을 사용하는 방법을 시연하는 것입니다. 이는 먼저 fNIRS 광학 센서를 피험자의 머리에 배치하고 이를 CZ 및 이전점(preauricular points)에 맞춤으로써 수행됩니다. 두 번째 단계는 표적 근육의 근복(muscle bellies) 위에 EMG 전극을 배치하고 해부학적 지표 위에 반사 마커를 부착하는 것입니다.다음으로, 피험자가 운동 과제를 수행하는 동안 F Ns EMG와 모션 캡처 시스템에서 데이터를 동시에 수집합니다. 궁극적으로, F NS는 일측성 및 양측성 소아기 뇌손상 환자와 정상 발달군 간의 뇌 활성화 패턴 차이를 식별하는 데 사용됩니다. fMRI와 같은 기존 방법과 비교했을 때 이 기술의 주요 장점은 보행과 같은 직립 상태의 기능적 과제 수행 능력을 연구할 수 있다는 점입니다.이 방법은 뇌가 부상 후 어떻게 재구성되는지, 그리고 그러한 부상이 운동 과제 수행에 어떤 영향을 미치는지와 같은 신경 재활 분야의 핵심적인 질문들에 답하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 운동 장애 연구에 이 기술을 사용하면 모션 캡처와 근전도를 통해 의도된 움직임뿐만 아니라 의도하지 않은 움직임을 동시에 정량화하면서 뇌 활동을 측정할 수 있습니다. 일반적으로 이 방법이 처음인 개인은 정확한 설정을 위해 세심한 모발 준비와 최적의 신호 품질을 위한 ners optos 배치가 필요하므로 어려움을 겪을 수 있습니다.오늘 절차 시연을 도와주실 분들은 저희 실험실의 연구 물리치료사인 Dr.C Ann Zary Gallagher와 NIH 연구 펠로우인 Mr.No Robinson입니다. 이제 N'S 데이터 수집에 포함된 절차를 설명하겠습니다. 참가자에게 실험 절차를 설명하고 고지된 동의를 받으십시오.다음으로, 에든버러 손잡이 설문지(Edinburgh handedness inventory) 및 기타 임상 검사를 실시하고 참가자의 모발 및 피부 타입을 기록합니다. 참가자의 신장, 체중 및 연령을 측정하여 기록합니다. 그런 다음 머리 둘레, nasion과 inion 사이의 거리, 그리고 좌우 귀의 preauricular point 사이의 거리를 측정하여 절차를 시작합니다.후자의 두 측정값의 중간 지점이 만나는 곳이 cz이며, NAS 및 ian 라인을 따라 머리카락을 가른 후 수성 마커를 사용

functional-near-infrared-spectroscopy-sensory-motor-brain-regions

Research

연구

JoVE Journal

Behavior

행동

여기 우리는 특히 어린이 두뇌 개발을 공부에 적외선 분광학 (fNIRS),인지 신경 과학에 사용되는 소설 비침습 두뇌 이미징 시스템, 주변 기능을위한 데이터 수집 및 데이터 분석 방법을 설명합니다. 이 방법은 데이터 수집 및 데이터 해석과 과학적 발견에 필수적인 분석의 보편적인 기준을 제공합니다.

가까운 적외선 분광학과 함께 아기, 어린이 및 성인의인지 기능을 탐색

MazeSuite는 준비 현재 및 탐색과 공간적 실험을 분석하는 완벽한 도구 모음입니다. 기능성 가까운 적외선 분광법 (fNIR)은 대뇌 혈액 산소 변경 비침 투 및 휴대용 모니터링을 가능하게 광학 두뇌 이미징 기법입니다. 본 논문은인지 처리 학습 패러다임 내에서 MazeSuite 및 fNIR의 집단적 사용을 요약한 것입니다.

공간 탐색 구역에서 &#39;학습 연구에 적외선 분광학 가까이 MazeSuite 및 기능 사용

출처: Reindl, V., et al. 기능적 근적외선 분광법(Functional Near-Infrared Spectroscopy)을 사용한 하이퍼스캐닝 실험 수행. J. Vis. Exp. (2019) 이 비디오는 사회적 상호 작용 중 뇌 활동을 측정하기 위해 기능적 근적외선 분광법(fNIRS)을 사용하는 방법을 보여줍니다. 참가자들은 사회적 행동에 중요한 영역인 전전두엽 피질의 활동을 증가시키는 조정된 작업에 참여하고, 시스템은 혈액 산소화로 인한 빛 흡수의 변화를 감지합니다. 참가자 간의 뇌 활동의 동기화를 분석함으로써 이 연구는 사회적 상호 작용의 기저에 있는 신경 역학을 평가합니다.

사회적 상호 작용 중 뇌 활동을 기록하기 위한 기능적 근적외선 분광법(Functional Near-infrared Spectroscopy)

이족 보행 운동의 복원 및 재활을위한 효과적인 뇌 기계 인터페이스 (BMI) 시스템의 개발은 사용자의 의도를 정확하게 디코딩이 필요합니다. 여기에서 우리는 동시 비 침습적 신경 활동의 인수, 근육 활동, 다양한 운동 작업 및 조건에서 전신 운동을위한 새로운 실험 프로토콜과 데이터 수집 기법을 제시한다.

동시에 두피 뇌파 (EEG), 근전도 (EMG), 멀티 모달 신경 디코딩을위한 전체 몸 분절 관성 기록

fNIRS를 사용하여 자연주의적 작업 중에 기록된 기능적 뇌 활동과 fMRI 동안 기록된 활동을 비교하는 방법을 제시합니다.

자연주의 작업하는 동안 fNIRS 측정의 fMRI 검증

이 기사에서는 뇌졸중 후 대화형 균형 재활 시스템을 위한 새로운 저비용 인간-기계 인터페이스를 제시합니다. 이 시스템은 자발적으로 구동되는 전기 요법 패러다임을 향해 기성품인 저비용 센서를 통합합니다. 개념 증명 소프트웨어 인터페이스는 건강한 지원자를 대상으로 시연되었습니다.

후 스트로크 균형 재활을위한 신경 근육 전기 자극 시스템과 저가 센서를 통합하는 인간 - 기계 인터페이스

경두개 자기 자극, 근전도 검사 및 3D 모션 캡처는 인간의 신경근 기능을 조사하기 위해 일반적으로 사용되는 비침습적 기술입니다. 이 백서에서는 이러한 세 가지 도구 모두에서 생성된 데이터를 동기식으로 샘플링하는 프로토콜과 가상 현실 자극 프레젠테이션 및 피드백의 고유한 추가에 대해 설명합니다.

경 두개 자기 자극, 근전도, 모션 캡쳐, 가상 현실을 이용하여 인간의 모터 제어 유학을위한 다기능 설치

물리적 제약없이 실험실 밖에서 뇌의 활동을 모니터링 방법론적인 문제를 제시한다. fiberless는, 착용 형 기능성 근적외선 분광법 (fNIRS) 시스템은 생태 예비 메모리 작업 동안 뇌 활동을 측정하는 데 사용 하였다. 이는 이러한 시스템이 아닌 랩 기반 실험 동안 뇌 활동을 모니터하는 데 사용될 수 있음을 입증 하였다.

실제 세계인지 작업의 뇌 활동을 모니터 Fiberless, 착용 할 수있는 fNIRS 사용

우리는 감각 운동 작업을 가진 블록 디자인을 사용하여 연속 파 기능 근적외선 분광 실험의 분석을 설명합니다. 데이터 분석의 신뢰성을 높이기 위해 질적 일반 선형 모델 기반 통계 파라메트릭 매핑및 다중 채널에 대한 비교 계층 혼합 모델을 사용했습니다.

블록 설계를 적용하는 기능적인 근적외선 분광 실험에서 질적 및 비교 피질 활동 데이터 분석

전체 머리 fNIRS 커버리지를 가진 동일한 피험자로부터 fMRI 및 fNIRS 신호를 동시에 수집하는 방법을 제시합니다. 이 프로토콜은 3명의 젊은 성인을 대상으로 테스트되었으며 발달 연구 및 임상 인구를 위한 데이터 수집에 적용할 수 있습니다.

전체 헤드 옵토드 어레이 및 근거리 채널을 사용한 fMRI 및 fNIRS 측정의 동시 데이터 수집

전 세계 6명 중 1명은 일생 동안 뇌졸중을 앓아 장기적인 장애를 유발하는 것으로 추정되며, 이러한 재활 메커니즘은 아직 잘 알려져 있지 않습니다. 이 연구는 하지 로봇 치료 세션 동안 기능적 근적외선 분광법(fNIRS)으로 뇌 활성화를 평가하는 프로토콜을 제안합니다.

기능적 근적외선 분광법과 하지의 로봇 보조 다관절 포인팅 운동을 이용한 실험

배우세요 운동 작업 중 감각 및 운동 뇌 영역의 기능 근적외선 분광법(fNIRS)을 운동학 및 EMG와 함께 사용하는 방법입니다. 이 기법은 소아기 뇌손상 환자와 정상 발달 개인의 뇌 활성화 패턴 차이를 식별하여 신경 재활 연구에 활용됩니다.

모터 작업하는 동안 동시 운동 학적 및 EMG 모니터링과 감각 및 모터 뇌 영역의 기능 근적외선 분광법

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