Experimentele methoden voor het bestuderen van de menselijke postale controle

Summary

Dit artikel presenteert een experimenteel/analytisch kader om menselijke houdings controle te bestuderen. Het protocol biedt stapsgewijze procedures voor het uitvoeren van permanente experimenten, het meten van lichaams kinematica en kinetiek signalen en het analyseren van de resultaten om inzicht te geven in de mechanismen die ten grondslag liggen aan de menselijke houdings controle.

Abstract

Veel componenten van het zenuwstelsel en musculoskeletale systemen werken in overleg om de stabiele, rechtopstaande menselijke houding te bereiken. Gecontroleerde experimenten die gepaard gaan met passende wiskundige methoden zijn nodig om de rol te begrijpen van de verschillende sub-systemen die betrokken zijn bij menselijke postale controle. Dit artikel beschrijft een protocol voor het uitvoeren van verontrust staande experimenten, het verwerven van experimentele gegevens, en het uitvoeren van de daaropvolgende wiskundige analyse, met het oog op het begrijpen van de rol van het bewegingsapparaat en centrale controle in de menselijke rechtopstaande houding. De resultaten die worden gegenereerd door deze methoden zijn belangrijk, omdat ze inzicht geven in de gezonde balans controle, vormen de basis voor het begrijpen van de etiologie van verminderde evenwicht bij patiënten en ouderen, en steun in het ontwerp van interventies om te verbeteren houdings controle en stabiliteit. Deze methoden kunnen worden gebruikt om de rol van somatosensorisch systeem, intrinsieke stijfheid van enkelgewricht, en visueel systeem in de houdings controle te bestuderen, en kunnen ook worden uitgebreid om de rol van het vestibulaire systeem te onderzoeken. De methoden moeten worden gebruikt in het geval van een enkel-strategie, waarbij het lichaam zich hoofdzakelijk beweegt over het enkelgewricht en wordt beschouwd als een omgekeerde slinger met één link.

Introduction

Menselijke postale controle wordt gerealiseerd door middel van complexe interacties tussen het centrale zenuwstelsel en musculoskeletale systemen¹. Het menselijk lichaam is inherent instabiel, onderhevig aan een verscheidenheid aan inwendige (bijv. ademhaling, hartslag) en uitwendige (bijv. zwaartekracht) verstoringen. De stabiliteit wordt bereikt door een gedistribueerde controller met centrale, reflex en intrinsieke componenten (Figuur 1).

Houdings controle wordt bereikt door: een actieve controller, gemedieerd door het centrale zenuwstelsel (CNS) en het ruggenmerg, die verandert spier....

Protocol

Alle experimentele methoden zijn goedgekeurd door de McGill University Research Ethics Board en onderwerpen ondertekenen geïnformeerde toestemmingen voordat ze meedoen.

1. experimenten

Opmerking: elk experiment omvat de volgende stappen.

1. Pre-test
   1. Bereid een duidelijke schets van alle te verrichten proeven en maak een checklist voor het verzamelen van gegevens.
   2. Geef het onderwerp een toestemmingsformulier met alle benodigde informatie, vraag ze om het grondig te lezen, beantwoord eventuele vragen en laat ze het formulier ondertekenen.
   3. Noteer het gewicht, de lengte en de leef....

Results

Pseudo random ternaire sequentie (PRTs) en trapz-signalen

Afbeelding 2a toont een PRTs signaal, die wordt gegenereerd door de integratie van een pseudo random Velocity profiel. Voor elke sample tijd kan de Signaalsnelheid gelijk zijn aan nul of een vooraf gedefinieerde positieve of negatieve waarde verkrijgen .......

Discussion

Verschillende stappen zijn van cruciaal belang bij het uitvoeren van deze experimenten om menselijke postale controle te bestuderen. Deze stappen zijn gekoppeld aan de juiste meting van de signalen en omvatten: 1) juiste uitlijning van de schacht enkel as van rotatie naar die van de pedalen, voor de juiste meting van enkel koppels. 2) de juiste set-up van de range vinders om ervoor te zorgen dat ze werken in hun bereik en zijn niet verzadigd tijdens de experimenten. 3) meting van EMG met goede kwaliteit en minimale cross.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
5K potentiometer	Maurey	112P19502	Measures actuator shaft angle
8 channel Bagnoli surface EMG amplifiers and electrodes	Delsys		Measures the EMG of ankle muscles
AlienWare Laptop	Dell Inc.	P69F001-Rev. A02	VR-ready PC laptop
Data acquisition card	National instruments	4472	Samples the analogue signals from the sensors
Directional valve	REXROTH	4WMR10C3X	Bypasses the flow if the angle of actuator shaft goes beyond ±20°
Full body harness	Jelco	740	Protect the subjects from falling
Laser range finder	Micro-epsilon 1302-100	1507307	Measures shank linear displacement
Laser range finder	Micro-epsilon 1302-200	1509074	Measures body linear displacement
Load cell	Omega	LC302-100	Measures vertical reaction forces
Proportional servo-valve	MOOG	D681-4718	Controls the hydraulic flow to the rotary actuators
Rotary actuator	Rotac	26R21VDEISFTFLGMTG	Applies mechanical perturbations
Torque transducer	Lebow	2110-5k	Measures ankle torque
Virtual Environment Motion Trackers	HTC inc.	1551984681	Tracks the head motion
Virtual Reality Headset	HTC inc.	1551984681	Provides visual perturbations