Experimentele methoden voor het bestuderen van de menselijke postale controle

Deze experimentele en analytische methoden bieden richtlijnen die gericht zijn op de rol van de vele componenten van de centrale zenuwstelsel en bewegingsapparaat in de menselijke posturale controle te begrijpen. Posturale controlemodellen met zinvolle fysieke parameters kunnen worden gebruikt om de rol en interactie van de sensorische systemen en hun veranderingen als gevolg van ziekte en veroudering te onderzoeken. Deze methoden kunnen worden gebruikt om problemen met het evenwicht van de patiënt te beoordelen, om de ideologie van de bijzondere waardevermindering te onthullen en om te helpen bij het ontwerpen van interventies voor het verbeteren van de posturale controle.

Deze methoden kunnen ook worden gebruikt om de interacties tussen sensorische motorische pathologieën en balanscontrole te bestuderen. Bijvoorbeeld voor valpreventie bij ouderen. Dit protocol biedt een middel om de relatieve bijdragen van zintuiglijke modaliteiten te onderzoeken, waaronder proprioceptieve en visuele systemen en hun interacties, evenals spier passieve bijdragen aan posturale controle.

Om een onderwerp voor te bereiden op de meting van elektromyografie van enkelspieren, gebruik maken van enkele differentiële elektroden met een interelectrode afstand van een centimeter. Markeer de mediale gastrocnemius op de meest prominente uitstulping van de spier, de laterale gastrocnemius op een derde van de lijn tussen het hoofd van de kuitbeen en de hiel, de soleus op twee derde van de lijn tussen de mediale condyles van het dijbeen en de mediale malleolus, en de tibialis anterior op een derde van de lijn tussen het puntje van de fibula en het puntje van de mediale malleolus. Wanneer alle punten zijn gemarkeerd, gebruik dan een scheermes om elk gebied te scheren en de huid schoon te maken met alcohol.

Wanneer de huid is gedroogd, gebruik dubbelzijdige tape om een elektrode hechten aan elk gebied te zorgen dat elke elektrode is stevig bevestigd aan de huid. Om het onderwerp voor te bereiden op een kinematische meting, gebruik dan eerst een riem om een reflecterende markering zo hoog mogelijk op de schacht van het onderwerp te bevestigen en het onderwerp op het lichaamsharnas te laten zetten. Gebruik een riem om een reflect marker hechten aan de taille van het onderwerp en hebben het onderwerp klimmen op het staande apparaat.

Pas de voetpositie van het onderwerp aan om de laterale en mediale malleoli van elk been uit te lijnen op de pedaalas van rotatie en gebruik een markering om de voetposities te schetsen. Instrueer het onderwerp om hun voeten te houden op dezelfde locaties tijdens de experimenten en pas de verticale positie van de laser bereik finders aan te wijzen naar het midden van de reflecterende markers. Pas vervolgens de horizontale afstand tussen de laserbereikzoeker en de reflecterende markeringen aan, zodat de bereikzoekers in hun middenbereik werken en niet verzadigen tijdens staande experimenten.

Voordat u met het experiment begint, informeert u het onderwerp van wat u verwachten voor elke proefvoorwaarde. Instrueer het onderwerp om rustig te staan met de handen aan de zijkant, terwijl op zoek naar het behoud van hun evenwicht als ze dat doen wanneer ze worden geconfronteerd met de echte wereld verstoringen. Voor een rustig staand proces, laat het onderwerp twee minuten stilstaan zonder verstoringen.

Voor verstoorde experimenten, als het doel is om de rol van somatosensorische systeem of enkel stijfheid bij het staan te onderzoeken, pedaal verstoringen gedurende twee tot drie minuten tijdens het opnemen van de gegevens. Als het doel is om de rol van visie in posturale controle te onderzoeken, past u visuele verstoringen toe door het gezichtsveld twee tot drie minuten te roteren met behulp van de virtual reality-headset tijdens het opnemen van de gegevens. Als het doel is om de interactie van de twee systemen in de posturale controle te onderzoeken, pas dan de visuele en pedaal verstoringen tegelijkertijd.

Voor niet-parametrische identificatie van de dynamische relatie van de lichaamshoek tot visuele verstoringen na het laden van de visueel verstoorde proefgegevens in een geschikt analysesoftwareprogramma, gebruikt u de commando's zoals aangegeven om de ruwe lichaamshoek en de visuele verstoringssignalen te decimeren en de middelen uit de gedecimeerde signalen te verwijderen. Bepaal de gedecimeerde bemonsteringsfrequentie, selecteer vervolgens de laagste frequentie van de rente om de vensterlengte te bepalen en kies de mate van overlap voor de schatting van vermogensspectra. Definieer de vector van frequenties waarop de frequentierespons moet worden geschat.

Gebruik de functie TF-schatting om de frequentierespons van het systeem te vinden zoals aangegeven en de versterking en fase van de geschatte frequentierespons te vinden zoals aangetoond. Gebruik vervolgens de opdracht zoals aangegeven om de coherentiefunctie te berekenen en de versterking, fase en samenhang in kaart te brengen als functie van frequentie. In dit voorbeeld van een typische staande proef met visuele verstoringen kan een trapeziumsignaal dat door de virtual reality-headset wordt toegepast, worden waargenomen wanneer het gezichtsveld van nul naar plus of min 0,087 rad in het sagittale vlak draait.

De enkel en het lichaam hoeken waren zeer vergelijkbaar in deze analyse, omdat de voethoek is nul en de steel en het bovenlichaam samen te bewegen. Het enkelkoppel was ook gecorreleerd met de steel en de lichaamshoeken. Elektromyografen van de enkelspieren tonen aan dat de soleus en de laterale gastrocnemius continu actief zijn, maar de mediale gastrocnemius genereert periodiek grote uitbarstingen van activiteit met lichaamszwaai en dat de tibialis voorste is stil.

Hier wordt een frequentierespons van de overdrachtsfunctie weergegeven die de visuele input in de lichaamshoek voor de staande proefgegevens met betrekking tot de statusverdelingsgegevens met betrekking tot de statusverdelingsgegevens. In dit experiment was de samenhang hoog bij lage frequenties tot ongeveer één hertz en daalde aanzienlijk bij hogere frequenties, wat betekent dat de frequentierespons zinvol is tot één hertz. De winst steeg aanvankelijk van 0,1 tot 0,2 hertz alvorens te dalen tot één hertz, wat het verwachte low pass-gedrag als gevolg van de hoge traagheid van het lichaam aantoont.

De fase begon ook bij nul en daalde bijna lineair met de frequentie die aangeeft dat de output werd vertraagd ten opzichte van de input. Zorg ervoor dat u de enkelas van de rotatie uitlijnt met die van de actuator. Zorg ervoor dat het onderwerp geen extra bewegingen genereert en zorg ervoor dat de juiste mechanische en visuele verstoringen worden gebruikt.

Eerste keer gebruikers kunnen moeite hebben bij het vaststellen van een consistente herhaalbare experimentele paradigma en in het gebruik van de juiste identificatiemethoden die goed zijn voor close loop, niet-lineaire, en tijd variërende effecten in posturale controle. Deze methoden zijn gebruikt om gezonde posturale controle en aanpassing ervan te onderzoeken en om veranderingen in balanscontrole te kwantificeren onder verschillende experimentele en klinische omstandigheden.