Method Article

Met behulp van een Split-riem loopband te evalueren veralgemening van menselijke Locomotor aanpassing

DOI:

10.3791/55424

⸱

August 23rd, 2017

 ,  , 
1Physical Therapy, School of Health Technology and Management, Stony Brook University, 2Motor Learning Lab, Moss Rehabilitation Research Institute, Einstein Healthcare Network

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Beschrijven we een protocol voor het onderzoeken van menselijke locomotor aanpassing met behulp van de split-riem loopband, die heeft twee riemen die elk been met een andere snelheid rijden kunnen. We richten specifiek op een paradigma ontworpen voor het testen van de generalisatie van aangepast motorische patronen aan verschillende contexten lopen (bijvoorbeeldgait snelheden, wandelen omgevingen).

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Inzicht in de mechanismen onderliggende locomotor leren helpt onderzoekers en clinici optimaliseren gait omscholing als onderdeel van de motorische revalidatie. Menselijke locomotor leren studeren kan echter uitdagend. Tijdens de peutertijd en kinderjaren, de neuromusculaire systeem is vrij onvolwassen, en het is onwaarschijnlijk dat locomotor leren tijdens de vroege stadia van ontwikkeling wordt beheerst door dezelfde mechanismen als in de volwassenheid. Door de tijd mensen geslachtsrijp, ze zijn zo bedreven in het lopen dat het moeilijk is te komen met een voldoende nieuwe taak te bestuderen van DOVO locomotor leren. De split-riem loopband, die twee riemen die elk been met een andere snelheid rijden heeft kunnen, kan de studie van zowel korte-(dat wil zeggenonmiddellijke) en lange termijn (dat wil zeggen, in minuten-dagen, een vorm van motorisch leren) gait wijzigingen in reactie op een verandering van de roman van de wandel omgeving. Individuen kunnen gemakkelijk worden gescreend voor eerdere blootstelling aan de split-riem loopband, zodat dat alle experimentele deelnemers geen hebben (of gelijkwaardig) voorafgaande ervaring. Dit witboek beschrijft een typische split-riem loopband aanpassing protocol waarin testmethoden om te kwantificeren locomotor leren en veralgemening van dit leren aan andere lopen contexten. Een bespreking van de belangrijkste overwegingen bij het ontwerpen van split-riem loopband experimenten volgt, met inbegrip van factoren zoals loopband bandsnelheden, pauzes en afleiders. Bovendien, potentiële maar understudied storende variabelen (bijvoorbeeldarmbewegingen, voorafgaande ervaring) worden beschouwd als in de discussie.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Een split-riem loopband heeft twee riemen die elk been met een andere snelheid of in een andere richting rijden kunnen. Dit apparaat werd eerst gebruikt voor meer dan 45 jaar geleden als een instrument om te bestuderen van de coördinatie tussen de benen (dat wil zeggen, interlimb coördinatie) tijdens het wandelen van1. Dit, en andere vroege studies voornamelijk gebruikt katten als een experimenteel model1,2,3, maar insecten waren ook bestudeerde4. Het eerste onderzoek van split-riem voortbewegen in de menselijke baby's en volwassenen werden gepubliceerd in 1987 en 1994, respectievelijk5,6. Deze aanvankelijke studies in zowel menselijke en niet-menselijke dieren onderzocht meestal op korte termijn (dat wil zeggenonmiddellijke) aanpassingen in interlimb coördinatie voor het behoud van de stabiliteit en de voorwaartse progressie wanneer de benen worden gedreven op verschillende snelheden. Een 1995-studie opgemerkt dat langere tijd (enkele minuten) van split-gordel lopen het vermogen van de menselijke volwassenen verminderde aan nauwkeurig waarnemen van de snelheid van de draaiband loopband en aanpassingen te egaliseren snelheden aan elke kant. Dit suggereert dat de sensomotorische toewijzing van wandelen passen7was geweest. Het was echter pas in 2005 dat de eerste gedetailleerde kinematische verslag van menselijke motor aanpassing meer dan 10 minuten van split-riem loopband wandelen was gepubliceerd8.

Motor aanpassing heeft betrekking op een fout-gedreven proces waarin sensomotorische toewijzingen van goed geleerd bewegingen worden aangepast naar aanleiding van een nieuwe, voorspelbare vraag9. Het is een vorm van motorisch leren dat zich een periode van uitgebreide praktijk (minuten tot uren voordoet) en resultaten in de na-effecten, die veranderingen in het bewegingspatroon wanneer de vraag wordt verwijderd en/of voorwaarden weer normaal. Bijvoorbeeld wandelen op split-riemen in eerste instantie zorgt ervoor dat mensen lopen met asymmetrische interlimb coördinatie, die lijkt op een slap. Op enkele minuten van het split-gordel lopen passen mensen hun wandel coördinatie zodat hun gang meer symmetrische wordt. Wanneer de twee riemen vervolgens teruggaat naar dezelfde snelheid (d.w.z. gebonden-snaren), tonen dus het herstellen van normaal lopen, mensen nawerkingen wandelend met asymmetrische coördinatie. Deze nawerkingen moeten actief-aangepast of over enkele minuten van het gebonden-riem lopen voordat normale voet coördinatie gerestaureerd8 isafgeleerd.

Na de 2005 Reisman et al. 8 Kinematische analyse van split riem lopen bij de mens, gebruik van de split-riem loopband in gepubliceerde onderzoeken is toegenomen ongeveer tien keer ten opzichte van het vorige decennium. Waarom is de split-riem loopband steeds populairder als een experimentele rol? Split-gordel ambulation is duidelijk de taak van een laboratorium-de dichtstbijzijnde levensechte analoge is draaien of wandelen in een strakke cirkel, maar de split-riem loopband induceert een veel meer extreme versie van draaien, met één been verdreven twee - tot vier - keer sneller dan de andere. Het feit dat de loopband split-riem dat een hoogst ongebruikelijke wandelen taak biedt een aantal voordelen is voor de studie van locomotor leren. Eerste plaats is het boek voor de meeste mensen ongeacht hun leeftijd en onafhankelijk zijn van het wandelen ervaring; het is gemakkelijk te scherm experimentele deelnemers voor de nieuwheid van het split-riem lopen. Ten tweede, de split-riem loopband induceert aanzienlijke veranderingen in interlimb coördinatie die niet snel worden opgelost. De relatief trage tarieven aanpassings-en ambtshalve aanpassing toestaan ons te bestuderen hoe de verschillende opleiding interventies kunnen deze tarieven te wijzigen zonder het naderen van een plafond. Derde, de kinematische8,10, kinetische11,12,13,14, Electromyografische6,15,16 , en perceptuele7,17,18,19 wijzigingen die zich met split-riem loopband aanpassing voordoen geweest goed bestudeerde, zoals de neurale controle over deze taak20 heeft ,21,22. Met andere woorden, zijn aanpassingen aan de split-riem loopband gedocumenteerd en gerepliceerd door verscheidene verschillende groepen, waardoor dit een goed gekarakteriseerd locomotor Leeropdracht.

In de afgelopen tien jaar, hebben verschillende studies aangetoond de taak - en context-specifieke aard van split-riem aanpassing. Nawerkingen na aanpassing van de split-gordel zijn aanzienlijk verkleind in amplitude als ze zijn getest onder verschillende omstandigheden van de voorwaarde van de opleiding. Bijvoorbeeld, nawerkingen zijn kleiner als de persoon wordt verplaatst naar een andere omgeving (bijvoorbeeldover de grond lopen van23), voert een andere motorische taak (b.v., achteruit lopen of rennen13, 24), of zelfs wandelingen met een snelheid die verschilt van de snelheid van de langzamere gordel tijdens aanpassing25. Inspanningen om parameters inzake de veralgemening van locomotor aanpassing zijn aan de gang.

Het doel van deze paper is om te beschrijven van een protocol voor het gebruik van de split-riem loopband om menselijke locomotor aanpassing en veralgemening van de aangepast patroon aan andere lopen contexten (d.w.z., verschillende wandel snelheden en omgevingen) te onderzoeken. Terwijl het protocol beschreven hier is het meest direct afgeleid van die in Hamzey et al. gebruikt 25 (Figuur 1een), hierbij moet worden opgemerkt dat dit protocol was geïnformeerd door een aantal studies die eraan voorafging8,23,24,26, 27,28. De methode is oorspronkelijk ontwikkeld om het testen van de hypothese dat het behoud van standvastigheid in wandelen snelheid tussen de loopband en over grond omgevingen veralgemening van split-riem lopen over deze verschillende omgevingen25zou verbeteren. In het protocol hieronder geven we instructies over het repliceren van deze versie van de methode split-riem loopband met notities die hoe bepaalde stappen protocol kunnen worden aangepast aangeven om voor verschillende methode doeleinden.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

alle procedures zijn goedgekeurd door de institutionele Review Board aan de Stony Brook University.

1. experimentele opstelling

Opmerking: verwijzen naar Aanvullende bestand 1-definities voor definities van gemeenschappelijke termen gebruikt in split-riem loopband experimenten.

  1. Scherm alle deelnemers voor voorafgaande ervaring met de split-riem-loopband.
    Opmerking: Mensen hebben aangetoond hoe sneller naar de split-riem loopband na een eerdere blootstelling aan het 29 , 30. De tijdschaal over welke mensen " vergeten " de split-riem loopband is momenteel niet bekend; Dus, voorafgaande ervaring met de split-riem loopband een storende variabele kan worden als het niet wordt gecontroleerd.
  2. Alle testen in een rustige omgeving, en het minimaliseren van de activiteit in de test kamer.
  3. Set up een motie tracking systeem (volgens de instructies van het systeem) record verkeer op een loopband split-gordel en op een meer dan gemalen loopbrug.
    Opmerking: bijvoorbeeld het huidige protocol gebruikt een motie tracking systeem met actieve LED-markeringen. Vier eenheden van de statief gemonteerde sensor ontdekt de driedimensionale positie van de actieve markeringen, met twee eenheden geplaatst op beide zijden (rechts en links van de loopband) en twee aan weerszijden van een 7 m boven de grond loopbrug.
  4. Outfit van de deelnemer met motion tracking markeringen, elektromyografie, enz.
  5. Overwegen met inbegrip van een afscheiding tussen de twee riemen van de split-riem loopband om te voorkomen dat de benen van oversteken aan de contralaterale riem. Deze partitie kan is niet strict noodzakelijk voor neurologisch-intacte volwassenen maar nuttig zijn voor het testen van kinderen of klinische populaties. Merk op dat de aanwezigheid van een partitie waarschijnlijk stap breedte verhoogt; de mate waarop dit van invloed is op split-riem aanpassing is echter onbekend.
  6. Instellen van een veiligheidsharnas via de loopband te behoeden voor de deelnemer vallen tijdens loopband wandelen.
    Opmerking: De kabelboom moet geen ondersteuning voor lichaamsgewicht, tenzij dit onderdeel van de onderzoeksvraag is. Hoewel vallen tijdens de loopband lopen uiterst zeldzaam is, veel onderzoek ethiek boards vereisen veiligheid harnas gebruik.
  7. Behoud consistentie in arm beweging over het experimentele paradigma en over deelnemers. Wanneer beslissen over de aard van de armbeweging (b.v., bedrijf leuningen, swingende wapens natuurlijk), overwegen vastleggen wat is comfortabel voor het onderwerp groep en of typische arm swing zal obscure de zichtbaarheid van kritische markeringen gebruikt voor beweging) bijvoorbeeld voor markeringen geplaatst op de heupen).
    1. Ongeacht armbeweging, alle deelnemers aan de leuningen houden tijdens het starten en stoppen van de loopband voor veiligheid instrueren.
  8. Redenen van consistentie in de helling in de experimentele paradigma.
    Opmerking: Om onze kennis, alle gepubliceerde split-riem loopband protocollen, met inbegrip van de huidige, hebben gebruikt nul helling voor loopband en over de grond lopen.

2. Basislijn periode

Opmerking: het doel van de basislijn periode is vast te stellen wat normale voet coördinatie is voor elke persoon. Basislijn coördinatie moet worden getest in alle omstandigheden waarin nawerkingen worden getest. Bijvoorbeeld, in het huidige protocol, werden nawerkingen getest tijdens loopband en over de grond lopen met verschillende snelheden (0.7 en 1.4 m/s). Daarom werden basislijn over grond en loopband proeven op 0,7 en 1.4 m/s opgenomen. Hierdoor kan een directe vergelijking van de nawerkingen basislijn wandelen coördinatie op dezelfde snelheid en context. Over de grond lopen van basislijn proeven kunnen worden geëlimineerd wanneer de experimentele doelstellingen geen generalisatie naar over het terrein lopen bevatten.

  1. Voor instrueren over grond basislijn proeven, de deelnemer om te lopen over de grond op een loopbrug waar beweging vastleggen gegevens kunnen worden verzameld. Verzamel minimaal 10 stride cycli om de basislijn over de grond lopen.
    1. Als de motion capture systeem alleen voorziet in motion-video vastleggen binnen een beperkte ruimte, hebben de deelnemer verschillende pasjes (b.v., proeven) via de motion capture ruimte uitvoert. Aan het einde van elke proef, instrueren van de deelnemer te stoppen, draai in plaats en voorbereiden van de onderzoeker ' s cue om te beginnen de volgende proef.
    2. Voor elk afzonderlijk experiment, zorgen ervoor dat ten minste twee stride cycli worden uitgevoerd binnen de motion capture ruimte, niet met inbegrip van de eerste en laatste stride cycli.
      Opmerking: Deze eerste en laatste stride cycli worden verwijderd uit analyse zoals ze versnelling/vertraging vooruitgang zijn, niet stationaire lopen.
    3. Hebben de deelnemers uitvoeren van de verschillende (meestal 10) over grond lopen proeven.
      1. Als een specifieke snelheid gewenst is, moet de deelnemer wandeling op die snelheid op de loopband (op gebonden-snaren) hem/haar vertrouwd te maken met de taak. Vervolgens teruggaan naar de loopbrug, instrueren van de deelnemer om te wandelen met dezelfde snelheid als hij/zij deed op de loopband, en tijd van de deelnemer tijdens elke proef van over de grond lopen. Geven van verbale feedback tussen de uitkomst van het experiment te versnellen omhoog of langzaam naar beneden, desgewenst 25.
  2. Voor loopband basislijn proeven, instrueren de deelnemer te lopen op gebonden-riemen voor 1-5 min.
    Opmerking: Dit is een proces van één basislijn. Als de deelnemer niet vertrouwd met de loopband wandelen is, kan deze periode worden verlengd om de persoon te worden comfortabel met de taak toe te staan.
    1. Match de rijweerstandscurve van basislijn proeven om de rijweerstandscurve waartegen de nawerkingen zal worden getest, zodat vergelijking van pre- en post aanpassing gait coördinatie op gelijke snelheden.
      Opmerking: Meerdere basislijn proeven (d.w.z., 1-5 min blokken) op verschillende snelheden van de gebonden-riem kunnen worden verlangd; bijvoorbeeld, in het huidige protocol, proeven van de basislijn op gebonden-bandsnelheden van 0,7 m/s en 1.4 m/s werden verzameld omdat die de snelheden die gebruikt waren voor het evalueren van de nawerkingen.

3. Aanpassingsstage

Opmerking: deelnemers niet hoeft te worden geïnstrueerd dat ze zijn gaan lopen op split-snaren. In vele experimenten, met inbegrip van de huidige, deelnemers niet verteld of riemen zal zijn gebonden- of split-; ze horen gewoon bij de loopband zal worden starten of stoppen. Hierdoor kan de experimentator te meten van de gevolgen van een onverwachte verandering van de wandel omgeving.

  1. Terwijl de deelnemer is op de stationaire loopband riemen, permanent de split-riem loopband beginnen met één riem loopt sneller dan de andere en toestaan dat de deelnemer minstens 7 min lopen (10-15 minuten is het gemeenschappelijkere).
    1. Instrueren van de deelnemer om te kijken rechtdoor, niet naar beneden op hun voeten.
    2. Zet een riem snelheid sneller dan de andere (bijvoorbeeld, 2-3 voudige verschillen tussen bandsnelheden).
      Opmerking: Hogere snelheid ratio's zijn gebruikt in de afgelopen 8 , 31. Het huidige protocol gebruikt 0.7:1.4 m/s voor een verhouding van 2:1.
      1. Kan willekeurig welk been wordt gedreven door de tragere gordel of consequent selecteren in een been (dominante of niet-dominante) als het been dat wordt aangestuurd door de tragere gordel.
      2. De snelheid van de draaiband differentieel kan geleidelijk worden ingevoerd (snelle riem snelheid is stapsgewijs verhoogd en/of langzame riem snelheid incrementaal afgenomen over verschillende min) of abrupt (vanaf gestopte positie, riemen versnellen tot target snelheid binnen enkele seconden).
        Opmerking: De manier waarop dat split-snaren zijn ingevoerd kan invloed hebben op hoe individuen aan te passen, hoe goed ze het aangepast patroon overdragen aan verschillende wandel omgevingen, en hoe goed ze opnieuw aanpassen aan split-snaren 24 h later 27 , 32. op dit moment de meeste split-riem lopen protocollen (met inbegrip van de huidige) voeren de split-snaren abrupt.
      3. Als verwacht wordt dat einden zullen nodig zijn (bijvoorbeeld, voor jonge kinderen, ouderen of personen met beperkte mobiliteit), vooraf bepaalde pauzes aan toevoegen het protocol voor alle deelnemers. Erop toe dat de lengte van deze onderbrekingen aansluit; onverwachte pauzes moeten worden opgenomen en getimed, zoals dit een factor wellicht die meespeelt in analyse 33.

4. Vangen Trial

Opmerking: Catch proeven worden uitgevoerd op de loopband (gebonden-snaren) en worden gebruikt om te testen kort de deelnemer ' s nawerkingen tot nu toe in het protocol, die aangeeft hoeveel ze hebben aangepast. Een vangst-proces is een korte (meestal < 20 s) periode van de gebonden-riem lopen te snel evalueren van de ontwikkeling van de nawerkingen tijdens de split-riem aanpassingsstage.

  1. Zodra de deelnemer is volledig aangepast aan de split-riemen (minimaal 7 min split-riem lopen), kort stoppen van de riemen en herstarten van de loopband met beide riemen draaien op dezelfde snelheid. Het proces van de vangst door de loopband met dezelfde snelheid als de langzamere belt tijdens split-riem aanpassing 28 te starten zoals naweeën grootste hier zullen uitvoeren
    1. Om te maximaliseren na effect amplitude split-riem aanpassing op 0.7:1.4 m/s, na het uitvoeren van de proef van de vangst op 0,7 m/s.
  2. Ter beperking van de aanpassing, eindigt het vangst-proces (dat wil zeggen, stoppen de loopband) zodra de deelnemer heeft genomen over vijf stappen op de gewenste vangen proces snelheid (~ 10-15 s).
  3. Om te evalueren van de nawerkingen bij vangst proeven uitgevoerd op meerdere verschillende wandel snelheden (of andere veranderingen in het wandelen contexten, bijvoorbeeld, vooruit en achteruit lopen 24), opnieuw aan te passen aan de deelnemer gedurende ten minste 2 minuten op Split-snaren tussen elk proces vangen.
    Opmerking: De volgorde van de vangst proeven moet gerandomiseerde 25 en/of de eerste vangst proces moet opnieuw worden getest in de buurt van het einde van de aanpassingsstage om te bepalen of er een systematische daling na effect grootte met herhaalde switching was tussen de gebonden-riemen (catch proeven) en split-riemen (opnieuw aanpassing) 28.
  4. Na de laatste vangen proces, de loopband stoppen en herstarten op van split-riemen (dezelfde configuratie als aanpassing - Zie stap 3.1.2) voor 2-5 min aan de deelnemer opnieuw aanpassen.

5. Na aanpassing-Testing nawerkingen tijdens Over grond lopen

Opmerking: deze stap is optioneel en hangt af van de doelstellingen van het experiment. In het huidige protocol, de doelstellingen die zijn opgenomen beoordeling van generalisatie naar via de grond lopen, dus een na aanpassing over grond testen periode opgenomen was.

  1. Stoppen met de loopband en de overdracht van de deelnemer aan de meer dan grond loopbrug met behulp van een rolstoel, om te voorkomen dat de deelnemers geprepareerd stappen vóór het bereiken van de opname gebied.
  2. Instrueren de deelnemer te lopen langs de overdreven gemalen wandelpad, zoals in stap 2.1.
    1. Als een specifieke snelheid lopen wordt gewenst, instrueren individuen om te repliceren de basislijn wandelen snelheid 25.
    2. Volledig wash-out over grond lopen nawerkingen dus dat mensen terugkeren naar hun coördinatie van de basislijn, hebben de deelnemers uitvoeren van 10-15 wandelen passeert op een 6 m boven de grond wandelpad
      Opmerking: Dit is aangetoond dat voldoende 26 , 27 en bedragen worden tot ongeveer 30 passen 27. Als over de grond lopen is niet continu geregistreerd (bijvoorbeeld verschillende pasjes worden genomen door de opname gebied), zullen er verschillende stappen die niet zijn geanalyseerd tussen elk over grond lopen proces, aangezien de deelnemer, bochten in plaats vertraagt, en begint te lopen in de andere richting. Het tempo van de aanpassing in over de grond na aanpassing (OG PA) proeven moet voorzichtig worden geïnterpreteerd, tenzij de experimentele opstelling voor ononderbroken registratie van over de grond lopen zorgt.

6. Na aanpassing-Testing nawerkingen tijdens het wandelen van de loopband

Opmerking: net als in stap 5, deze stap is optioneel en hangt af van de doelstellingen van de studie. Als een OG PA-periode werd opgenomen, de latere loopband na aanpassingsstage tests voor de aanwezigheid van loopband nawerkingen na over de nawerkingen grond geweest gewassen 23 , 26 , 27. als er geen OG PA-periode, de loopband na aanpassing periode kan worden gebruikt voor het evalueren van de nawerkingen van de loopband (de eerste 1-5 stappen na aanpassing) en/of loopband ambtshalve aanpassing tarieven 22 , 29 , 34.

  1. Als er geen OG PA, aan het einde van de aanpassingsstage, de loopband kort stopt en opnieuw start met gebonden-snaren. Als er een over grond lopen periode, de rolstoel gebruiken voor het vervoer van de deelnemer terug naar de stationaire loopband en opnieuw beginnen met gebonden-snaren; de rolstoel is belangrijk om te minimaliseren van het aantal stappen die niet worden opgenomen.
    1. Om gewoon na effect grootte meten, opnemen gebonden-riem lopen voor een korte periode (bijvoorbeeld 30 s). Teneinde de tarieven van de aanpassing, opnemen continu gebonden-riem lopen voor een minimum van 10 minuten om ervoor te zorgen volledige wash-out van de nawerkingen.
    2. Zet de snelheid van de gebonden-riemen in de periode na aanpassing volgens de hypothesen gesteld, als de grootste loopband nawerkingen optreden wanneer de snelheid van de gebonden-draaiband overeenkomt met die van de langzamere gordel tijdens split-riem aanpassing 25 , 28. Als aanpassing wordt uitgevoerd bij split-bandsnelheden van 0,7 en 1.4 m/s, de snelheid van de gebonden band instellen op 0,7 m/s te observeren de grootste nawerkingen.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Lopen op een loopband split-riem in eerste instantie veroorzaakt grote ongelijkheden in interlimb coördinatie. Over een periode van 10-15 min, wordt symmetrie in veel van deze maatregelen geleidelijk hersteld. Gedetailleerde beschrijvingen van hoe kinematische wandelen parameters wijzigen over de loop van de split-riem loopband aanpassing geweest gepubliceerd elders8,10. Dit document richt zich op...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Talrijke studies hebben nu aangetoond dat mensen gait coördinatie op een loopband split-gordel om te herstellen van de symmetrie in interlimb coördinatieparameters zoals slaglengte en dubbele ondersteuning duur aanpassen. Wanneer natuurlijke wandel omstandigheden gerestaureerde volgende split-gordel lopen zijn, blijven deelnemers met behulp van het patroon aangepast gait, leidt tot nawerkingen moeten worden afgeleerd om terug te keren naar normale voet coördinatie. Onderzoekers gebruiken voornamelijk aanpassing tarief en...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit werk werd gefinancierd door een Amerikaanse Heart Association wetenschapper ontwikkeling Grant (#12SDG12200001) aan E. Vasudevan. R. Hamzey de huidige aansluiting is faculteit Werktuigbouwkunde, Universiteit van Boston, Boston, MA, USA. E. Kirk's huidige aansluiting is het MGH Instituut van gezondheidsberoepen departement van fysiotherapie.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Loopband met dubbel rijbaanWoodway
Codamotion CX1Charmwood Dynamics, Ltd, Leicestershire, UK

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Kulagin, A. S., Shik, M. L. Interaction of symmetric extremities during controlled locomotion. Biofizika. 15 (1), 164-170 (1970).
  2. Halbertsma, J. M. The stride cycle of the cat: the modelling of locomotion by computerized analysis of automatic recordings. Acta Physiol Scand Suppl. 521, 1-75 (1983).
  3. Forssberg, H., Grillner, S., Halbertsma, J., Rossignol, S. The locomotion of the low spinal cat. II. Interlimb coordination. Acta Physiol Scand. 108 (3), 283-295 (1980).
  4. Foth, E., Bassler, U. Leg movements of stick insects walking with five legs on a treadwheel and with one leg on a motor-driven belt. II. Leg coordination when step-frequencies differ from leg to leg. Biol Cybern. 51 (5), 319-324 (1985).
  5. Thelen, E., Ulrich, B. D., Niles, D. Bilateral coordination in human infants: stepping on a split-belt treadmill. J Exp Psychol Hum Percept Perform. 13 (3), 405-410 (1987).
  6. Dietz, V., Zijlstra, W., Duysens, J. Human neuronal interlimb coordination during split-belt locomotion. Exp Brain Res. 101 (3), 513-520 (1994).
  7. Jensen, L., Prokop, T., Dietz, V. Adaptational effects during human split-belt walking: influence of afferent input. Exp Brain Res. 118 (1), 126-130 (1998).
  8. Reisman, D. S., Block, H. J., Bastian, A. J. Interlimb coordination during locomotion: what can be adapted and stored? J Neurophysiol. 94 (4), 2403-2415 (2005).
  9. Martin, T. A., Keating, J. G., Goodkin, H. P., Bastian, A. J., Thach, W. T. Throwing while looking through prisms. II. Specificity and storage of multiple gaze-throw calibrations. Brain. 119 (Pt 4), 1199-1211 (1996).
  10. Malone, L. A., Bastian, A. J., Torres-Oviedo, G. How does the motor system correct for errors in time and space during locomotor adaptation? J Neurophysiol. 108 (2), 672-683 (2012).
  11. Lauziere, S., et al. Plantarflexion moment is a contributor to step length after-effect following walking on a split-belt treadmill in individuals with stroke and healthy individuals. J Rehabil Med. 46 (9), 849-857 (2014).
  12. Mawase, F., Haizler, T., Bar-Haim, S., Karniel, A. Kinetic adaptation during locomotion on a split-belt treadmill. J Neurophysiol. 109 (8), 2216-2227 (2013).
  13. Ogawa, T., Kawashima, N., Obata, H., Kanosue, K., Nakazawa, K. Distinct motor strategies underlying split-belt adaptation in human walking and running. PLoS One. 10 (3), e0121951(2015).
  14. Roemmich, R. T., Hack, N., Akbar, U., Hass, C. J. Effects of dopaminergic therapy on locomotor adaptation and adaptive learning in persons with Parkinson's disease. Behav Brain Res. 268, 31-39 (2014).
  15. Betschart, M., Lauziere, S., Mieville, C., McFadyen, B. J., Nadeau, S. Changes in lower limb muscle activity after walking on a split-belt treadmill in individuals post-stroke. J Electromyogr Kinesiol. 32, 93-100 (2017).
  16. Maclellan, M. J., et al. Muscle activation patterns are bilaterally linked during split-belt treadmill walking in humans. J Neurophysiol. 111 (8), 1541-1552 (2014).
  17. Hoogkamer, W., et al. Gait asymmetry during early split-belt walking is related to perception of belt speed difference. J Neurophysiol. 114 (3), 1705-1712 (2015).
  18. Vazquez, A., Statton, M. A., Busgang, S. A., Bastian, A. J. Split-belt walking adaptation recalibrates sensorimotor estimates of leg speed but not position or force. J Neurophysiol. 114 (6), 3255-3267 (2015).
  19. Wutzke, C. J., Faldowski, R. A., Lewek, M. D. Individuals Poststroke Do Not Perceive Their Spatiotemporal Gait Asymmetries as Abnormal. Phys Ther. 95 (9), 1244-1253 (2015).
  20. Jayaram, G., Galea, J. M., Bastian, A. J., Celnik, P. Human locomotor adaptive learning is proportional to depression of cerebellar excitability. Cereb Cortex. 21 (8), 1901-1909 (2011).
  21. Morton, S. M., Bastian, A. J. Cerebellar contributions to locomotor adaptations during splitbelt treadmill walking. J Neurosci. 26 (36), 9107-9116 (2006).
  22. Jayaram, G., et al. Modulating locomotor adaptation with cerebellar stimulation. J Neurophysiol. 107 (11), 2950-2957 (2012).
  23. Reisman, D. S., Wityk, R., Silver, K., Bastian, A. J. Split-belt treadmill adaptation transfers to overground walking in persons poststroke. Neurorehabil Neural Repair. 23 (7), 735-744 (2009).
  24. Choi, J. T., Bastian, A. J. Adaptation reveals independent control networks for human walking. Nat Neurosci. 10 (8), 1055-1062 (2007).
  25. Hamzey, R. J., Kirk, E. M., Vasudevan, E. V. Gait speed influences aftereffect size following locomotor adaptation, but only in certain environments. Exp Brain Res. 234 (6), 1479-1490 (2016).
  26. Torres-Oviedo, G., Bastian, A. J. Seeing is believing: effects of visual contextual cues on learning and transfer of locomotor adaptation. J Neurosci. 30 (50), 17015-17022 (2010).
  27. Torres-Oviedo, G., Bastian, A. J. Natural error patterns enable transfer of motor learning to novel contexts. J Neurophysiol. 107 (1), 346-356 (2012).
  28. Vasudevan, E. V., Bastian, A. J. Split-belt treadmill adaptation shows different functional networks for fast and slow human walking. J Neurophysiol. 103 (1), 183-191 (2010).
  29. Malone, L. A., Vasudevan, E. V., Bastian, A. J. Motor adaptation training for faster relearning. J Neurosci. 31 (42), 15136-15143 (2011).
  30. Musselman, K. E., Roemmich, R. T., Garrett, B., Bastian, A. J. Motor learning in childhood reveals distinct mechanisms for memory retention and re-learning. Learn Mem. 23 (5), 229-237 (2016).
  31. Yang, J. F., Lamont, E. V., Pang, M. Y. Split-belt treadmill stepping in infants suggests autonomous pattern generators for the left and right leg in humans. J Neurosci. 25 (29), 6869-6876 (2005).
  32. Roemmich, R. T., Bastian, A. J. Two ways to save a newly learned motor pattern. J Neurophysiol. 113 (10), 3519-3530 (2015).
  33. Malone, L. A., Bastian, A. J. Age-related forgetting in locomotor adaptation. Neurobiol Learn Mem. 128, 1-6 (2016).
  34. Malone, L. A., Bastian, A. J. Thinking about walking: effects of conscious correction versus distraction on locomotor adaptation. J Neurophysiol. 103 (4), 1954-1962 (2010).
  35. Vasudevan, E. V., Torres-Oviedo, G., Morton, S. M., Yang, J. F., Bastian, A. J. Younger is not always better: development of locomotor adaptation from childhood to adulthood. J Neurosci. 31 (8), 3055-3065 (2011).
  36. Alexander, R. M. Optimization and gaits in the locomotion of vertebrates. Physiol Rev. 69 (4), 1199-1227 (1989).
  37. Vasudevan, E. V., Patrick, S. K., Yang, J. F. Gait Transitions in Human Infants: Coping with Extremes of Treadmill Speed. PLoS One. 11 (2), e0148124(2016).
  38. Eikema, D. J., et al. Optic flow improves adaptability of spatiotemporal characteristics during split-belt locomotor adaptation with tactile stimulation. Exp Brain Res. 234 (2), 511-522 (2016).
  39. Mukherjee, M., et al. Plantar tactile perturbations enhance transfer of split-belt locomotor adaptation. Exp Brain Res. 233 (10), 3005-3012 (2015).
  40. Finley, J. M., Statton, M. A., Bastian, A. J. A novel optic flow pattern speeds split-belt locomotor adaptation. J Neurophysiol. 111 (5), 969-976 (2014).
  41. Long, A. W., Roemmich, R. T., Bastian, A. J. Blocking trial-by-trial error correction does not interfere with motor learning in human walking. J Neurophysiol. 115 (5), 2341-2348 (2016).
  42. Musselman, K. E., Patrick, S. K., Vasudevan, E. V., Bastian, A. J., Yang, J. F. Unique characteristics of motor adaptation during walking in young children. J Neurophysiol. 105 (5), 2195-2203 (2011).
  43. Gordon, C. R., Fletcher, W. A., Melvill Jones, G., Block, E. W. Adaptive plasticity in the control of locomotor trajectory. Exp Brain Res. 102 (3), 540-545 (1995).
  44. Savin, D. N., Tseng, S. C., Morton, S. M. Bilateral adaptation during locomotion following a unilaterally applied resistance to swing in nondisabled adults. J Neurophysiol. 104 (6), 3600-3611 (2010).
  45. Lam, T., Wirz, M., Lunenburger, L., Dietz, V. Swing phase resistance enhances flexor muscle activity during treadmill locomotion in incomplete spinal cord injury. Neurorehabil Neural Repair. 22 (5), 438-446 (2008).
  46. Yen, S. C., Schmit, B. D., Wu, M. Using swing resistance and assistance to improve gait symmetry in individuals post-stroke. Hum Mov Sci. 42, 212-224 (2015).
  47. Lam, T., Anderschitz, M., Dietz, V. Contribution of feedback and feedforward strategies to locomotor adaptations. J Neurophysiol. 95 (2), 766-773 (2006).
  48. Handzic, I., Barno, E. M., Vasudevan, E. V., Reed, K. B. Design and Pilot Study of a Gait Enhancing Mobile Shoe. Paladyn. 2 (4), (2011).
  49. Haddad, J. M., van Emmerik, R. E., Whittlesey, S. N., Hamill, J. Adaptations in interlimb and intralimb coordination to asymmetrical loading in human walking. Gait Posture. 23 (4), 429-434 (2006).
  50. Noble, J. W., Prentice, S. D. Adaptation to unilateral change in lower limb mechanical properties during human walking. Exp Brain Res. 169 (4), 482-495 (2006).
  51. Choi, J. T., Vining, E. P., Reisman, D. S., Bastian, A. J. Walking flexibility after hemispherectomy: split-belt treadmill adaptation and feedback control. Brain. 132 (Pt 3), 722-733 (2009).
  52. Vasudevan, E. V., Glass, R. N., Packel, A. T. Effects of traumatic brain injury on locomotor adaptation. J Neurol Phys Ther. 38 (3), 172-182 (2014).
  53. Reisman, D. S., McLean, H., Keller, J., Danks, K. A., Bastian, A. J. Repeated split-belt treadmill training improves poststroke step length asymmetry. Neurorehabil Neural Repair. 27 (5), 460-468 (2013).
  54. MacLellan, M. J., Qaderdan, K., Koehestanie, P., Duysens, J., McFadyen, B. J. Arm movements during split-belt walking reveal predominant patterns of interlimb coupling. Hum Mov Sci. 32 (1), 79-90 (2013).
  55. Finley, J. M., Long, A., Bastian, A. J., Torres-Oviedo, G. Spatial and Temporal Control Contribute to Step Length Asymmetry During Split-Belt Adaptation and Hemiparetic Gait. Neurorehabil Neural Repair. 29 (8), 786-795 (2015).
  56. Roemmich, R. T., Long, A. W., Bastian, A. J. Seeing the Errors You Feel Enhances Locomotor Performance but Not Learning. Curr Biol. 26 (20), 2707-2716 (2016).
  57. Mawase, F., Shmuelof, L., Bar-Haim, S., Karniel, A. Savings in locomotor adaptation explained by changes in learning parameters following initial adaptation. J Neurophysiol. 111 (7), 1444-1454 (2014).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Split belt TreadmillLocomotor AdaptationGait RehabilitationMotor LearningOverground WalkingMotion TrackingElectromyography SensorsCatch TrialAfter EffectsTreadmill Belt Speeds

Related Articles