Method Article

Eksperymentalne metody badania kontroli postawy człowieka

DOI:

10.3791/60078

⸱

September 11th, 2019

 ,  , 
1Department of Biomedical Engineering, McGill University

In This Article

Summary

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

Ten artykuł przedstawia eksperymentalne/analityczne ramy do badania kontroli postawy człowieka. Protokół zawiera procedury krok po kroku dotyczące przeprowadzania eksperymentów w pozycji stojącej, pomiaru kinematyki i kinetyki ciała oraz analizowania wyników w celu zapewnienia wglądu w mechanizmy leżące u podstaw kontroli postawy człowieka.

Abstract

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

Wiele elementów układu nerwowego i mięśniowo-szkieletowego działa współcześnie, aby osiągnąć stabilną, wyprostowaną postawę człowieka. Kontrolowane eksperymenty, którym towarzyszą odpowiednie metody matematyczne, są potrzebne do zrozumienia roli różnych podsystemów zaangażowanych w kontrolę postawy człowieka. W artykule opisano protokół przeprowadzania eksperymentów z zaburzeniami w pozycji stojącej, pozyskiwania danych eksperymentalnych i przeprowadzania późniejszej analizy matematycznej w celu zrozumienia roli układu mięśniowo-szkieletowego i centralnej kontroli w wyprostowanej postawie człowieka. Wyniki uzyskane za pomocą tych metod są ważne, ponieważ zapewniają wgląd w zdrową kontrolę równowagi, stanowią podstawę do zrozumienia etiologii zaburzeń równowagi u pacjentów i osób starszych oraz pomagają w projektowaniu interwencji mających na celu poprawę kontroli i stabilności postawy. Metody te mogą być wykorzystywane do badania roli układu somatosensorycznego, wewnętrznej sztywności stawu skokowego i układu wzrokowego w kontroli postawy, a także mogą być rozszerzone o badanie roli układu przedsionkowego. Metody te mają być stosowane w przypadku strategii stawu skokowego, w której ciało porusza się przede wszystkim wokół stawu skokowego i jest uważane za odchylone wahadło z pojedynczym ogniwem.

Introduction

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

Kontrola postawy człowieka jest realizowana poprzez złożone interakcje między ośrodkowym układem nerwowym i mięśniowo-szkieletowym1. Ciało ludzkie w pozycji stojącej jest z natury niestabilne, podlega różnorodnym zaburzeniom wewnętrznym (np. oddychanie, bicie serca) i zewnętrznym (np. grawitacja). Stabilność jest osiągana przez rozproszony sterownik z komponentami centralnymi, refleksyjnymi i wewnętrznymi (Rysunek 1).

Kontrola postawy jest osiągana przez: aktywny kontroler, w którym pośredniczy ośrodkowy układ nerwowy (OUN) i rdzeń kręgowy, który zmienia aktywację mięśni; oraz wewnętrzny ....

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

Protocol

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

Wszystkie metody eksperymentalne zostały zatwierdzone przez Radę Etyki Badań Uniwersytetu McGill, a badani podpisują świadome zgody przed uczestnictwem.

1. Eksperymenty

UWAGA: Każdy eksperyment składa się z następujących kroków.

  1. Test wstępny
    1. Przygotuj konkretny zarys wszystkich badań, które mają zostać przeprowadzone, i sporządź listę kontrolną dotyczącą gromadzenia danych.
    2. Przekaż osobie formularz zgody ze wszystkimi niezbędnymi informacjami, poproś o dokładne zapoznanie się z nim, odpowiedz na wszelkie pytania, a następnie poproś o podpisanie formularza.
    3. Zapisz wagę....

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

Results

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

Pseudolosowa sekwencja trójskładnikowa (PRTS) i sygnały TrapZ

Rysunek 2A pokazuje sygnał PRTS, który jest generowany przez całkowanie pseudolosowego profilu prędkości. Dla każdego czasu próbkowania figure-results-1, prędkość sygnału może być równa zeru lub uzyskać wstępnie zdefiniowaną wartość dodatnią lub ujemną,

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

Discussion

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

W przeprowadzaniu tych eksperymentów w celu zbadania kontroli postawy człowieka ma kluczowe znaczenie kilka kroków. Kroki te są związane z prawidłowym pomiarem sygnałów i obejmują: 1) Prawidłowe ustawienie osi obrotu kostki trzpienia do osi obrotu pedałów, w celu prawidłowego pomiaru momentów obrotowych kostki. 2) Prawidłowe ustawienie dalmierzy, aby upewnić się, że działają w swoim zakresie i nie są nasycone podczas eksperymentów. 3) Pomiar EMG z dobrą jakością i minimalnym przesłuchem. 4) Zastosowanie odpowiednich pert.......

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

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

Ten artykuł powstał dzięki grantowi NPRP #6-463-2-189 z Qatar National Research oraz grantowi MOP #81280 z Canadian Institutes of Health Research.

....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Potencjometr 5KMaurey112P19502Mierzy kąt wału siłownika
8-kanałowy Powierzchnia Bagnoli Wzmacniacze EMG i elektrodyDelsysMierzy EMG mięśni kostki
AlienWare LaptopDell Inc.P69F001-Rev. A02Laptop PC gotowy do VR
Karta akwizycji danychInstrumenty krajowe4472Próbkuje sygnały analogowe z czujników
Zawór kierunkowyREXROTH4WMR10C3XOmija przepływ, jeśli kąt wału siłownika wykracza poza ± 20&stopni;
Uprząż całego ciałaJelco740Chroń obiekty przed upadkiem
Dalmierz laserowyMicro-epsilon 1302-1001507307Mierzy przemieszczenie liniowe trzpienia
Dalmierz laserowyMicro-epsilon 1302-2001509074Mierzy przemieszczenie liniowe ciała
Ogniwo obciążnikoweOmegaLC302-100Mierzy pionowe siły reakcji
Proporcjonalny serwozawórMOOGD681-4718Steruje przepływem hydraulicznym do siłowników obrotowych
Siłownik obrotowyRotac26R21VDEISFTFLGMTGStosuje zakłócenia mechaniczne
Przetwornik momentu obrotowegoLebow2110-5kMierzy moment obrotowy kostki
Środowisko wirtualne Motion TrackersHTC inc.1551984681Śledzi ruchy głowy
Gogle wirtualnej rzeczywistościHTC inc.1551984681Zapewnia perturbacje wizualne

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Horak, F. B. Postural orientation and equilibrium: what do we need to know about neural control of balance to prevent falls? Age and Ageing. 35, 7-11 (2006).
  2. Morasso, P. G., Schieppati, M. Can muscle stiffness alone stabilize upri....

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

Postural ControlHuman PosturePerturbed StandingElectromyographyKinematic MeasurementVisual PerturbationsPedal PerturbationsFrequency ResponseCoherence FunctionAnkle Strategy

Related Articles