Method Article

Połączenie wielu systemów gromadzenia danych w celu badania wydajności korowo-rdzeniowej i biomechaniki wielosegmentowej

DOI:

10.3791/53492

⸱

January 9th, 2016

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Kinesiology, McMaster University, 22Els Espots

In This Article

Summary

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

Wykorzystanie przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS) do badania kontroli motorycznej człowieka wymaga integracji systemów akwizycji danych w celu kontrolowania dostarczania TMS i jednoczesnego rejestrowania ludzkich zachowań. Niniejszy manuskrypt zawiera szczegółową metodologię integracji systemów akwizycji danych w celu badania ruchu człowieka za pomocą TMS.

Abstract

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

Techniki przezczaszkowej stymulacji magnetycznej pozwalają na dogłębne badanie mechanizmów neuronalnych, które leżą u podstaw ludzkiego zachowania. Do tej pory wykorzystanie TMS do badania ruchu człowieka było ograniczone przez wyzwania związane z precyzyjnym synchronizacją dostarczania TMS do cech rozwijającego się ruchu, a także z dokładnym scharakteryzowaniem kinematyki i kinetyki. Aby sprostać tym wyzwaniom technicznym, systemy dostarczania i akwizycji TMS powinny być zintegrowane z systemem śledzenia ruchu online. Niniejszy manuskrypt szczegółowo opisuje innowacje techniczne, które integrują wiele systemów akwizycji, aby ułatwić i przyspieszyć wykorzystanie TMS do badania ruchu człowieka. Korzystając z dostępnych na rynku systemów programowych i sprzętowych, zapewnione jest podejście krok po kroku zarówno do montażu sprzętu, jak i skryptów programowych niezbędnych do przeprowadzenia badań TMS wyzwalanych przez określone cechy ruchu. Podejście koncentruje się na badaniu ruchów kończyny górnej, płaskich, wielostawowych ruchów sięgnięciowych. Jednak ten sam system integracyjny jest podatny na wiele wyrafinowanych badań nad ludzką kontrolą motoryczną.

Introduction

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

Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS) to nieinwazyjna metoda stymulacji ludzkiej kory mózgowej. 3,5 Istnieje kilka protokołów TMS, które są używane do zrozumienia funkcji kory mózgowej, takich jak pojedyncze i wielokrotne impulsy, stymulacja w dwóch miejscach w celu zbadania funkcjonalnej łączności oraz powtarzające się impulsy w celu promowania plastyczności neuronalnej. 4,6-8 protokołów TMS można również połączyć, aby pogłębić obecne zrozumienie procesów korowych człowieka i ukierunkować strategie rehabilitacji neuronalnej. Oprócz stymulacji kory mózgowej, TMS może być również stosowany do zrozumienia funkcji podkorowej poprzez stymulację....

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

Protocol

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

UWAGA: Poniższy protokół może być stosowany do różnych eksperymentów. Poniżej znajdują się szczegóły dotyczące eksperymentu, który polega na tym, że ramię sterowane wizualnie sięga do jednego z sześciu celów przestrzennych wyświetlanych na monitorze komputera. TMS, czyli badanie pobudliwości korowo-rdzeniowej, jest wyzwalane przez sygnały analogowe pochodzące z ruchu (tj. wejście EMG lub elektrononometru) lub sygnały cyfrowe generowane przez oprogramowanie do akwizycji danych oparte na przemiataniu. Badanie to zostało zatwierdzone przez Radę Etyki Badawczej McMaster zgodnie z Deklaracją Helsińską. Podano przykładowy zestaw danych.

1.....

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

Results

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

Rysunek 3 przedstawia wyniki pojedynczego badania. W tym badaniu rycina 3A pokazuje początkową pozycję uczestnika, a po dźwiękowej wskazówce "go" uczestnik poruszał się tak szybko i dokładnie, jak to możliwe, do celu (tj. pozycji końcowej). Oprogramowanie do akwizycji danych oparte na przemiataniu wyzwalało impuls TMS na podstawie początku EMG w mięśniu dwugłowym ramienia. Pozwoliło to na ocenę miary wydatku korowo-rdzeniowego skierowanego do mię.......

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

Discussion

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

Niniejszy manuskrypt szczegółowo opisuje innowacyjną metodę integracji TMS i systemów przechwytywania ruchu w kontekście zadania wzrokowo-motorycznego. Aby dokonać szybkich i znaczących postępów w badaniach nad kontrolą motoryczną człowieka, niezbędne jest, aby metodologie umożliwiały precyzyjną komunikację między wieloma systemami sprzętowymi i programowymi. Przedstawiony paradygmat może być wykorzystany do badania różnych zainteresowań badawczych, w tym wkładu kory mózgowej w uczenie się motoryczne, neurofizjologii k.......

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

Disclosures

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

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Acknowledgements

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

Autorzy dziękują AJN za dofinansowanie z Rady Nauk Przyrodniczych i Inżynierii.

....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Polhemus FASTRAKPolhemus Inc.Elektromagnetyczne urządzenie do śledzenia ruchu o 6 stopniach swobody z 4 czujnikami
PrezentacjaNeurobehavioural Systems Inc.W pełni programowalne oprogramowanie do eksperymentów obejmujących gromadzenie danych i dostarczanie bodźców
które Cutom zbudował Exoskeleton80/20 Inc. - Przemysłowy zestaw montażowyRóżni sięRóżne części używane do budowy egzoszkieletu
BrainsightRogue Research Inc.Oprogramowanie do neuronawigacji do śledzenia pozycji cewki przez cały czas trwania eksperymentu
,

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Chen, R., Yung, D., Li, J. Y. Organization of ipsilateral excitatory and inhibitory pathways in the human motor cortex. J Neurophysiol. 89 (3), 1256-1264 (2003).
  2. Criswell, E. Cram's Introduction to Surface Electromyorgaphy. , 2nd edn, Jones and Barlett Publishers. Mississauga, Canada. (2011).
  3. Di Lazzaro, V., et al.

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

Transcranial Magnetic StimulationMotor Evoked PotentialElectromyography SignalMotion Tracking SystemCorticospinal OutputUpper Limb MovementJoint Angle AnalysisKinematic Kinetic AnalysisData Acquisition IntegrationNeuromotor Control Study

Related Articles