Name: Eksperymentalne metody badania kontroli postawy człowieka (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-09-11T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 12 s
Description: Poznaj eksperymentalne metody badania kontroli postawy człowieka w neurobiologii i biomechanice. Techniki te pozwalają oceniać problemy z równowagą i projektować interwencje kliniczne dla osób starszych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

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

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

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...

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 (<silna klasa="xfig">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 kontroler sztywności, który opiera się ruchom stawów bez zmiany aktywacji mięśni (<silna klasa="xfig">Rysunek 1). Centralny sterownik wykorzystuje informacje sensoryczne do generowania poleceń opadających, które wytwarzają korekcyjne siły mięśniowe w celu ustabilizowania ciała. Informacje sensoryczne są przekazywane przez układ wzrokowy, przedsionkowy i somatosensoryczny. W szczególności system somatosensoryczny generuje informacje dotyczące powierzchni podparcia i kątów stawów; wizja dostarcza informacji dotyczących środowiska; A układ przedsionkowy generuje informacje dotyczące prędkości kątowej głowy, przyspieszenia liniowego i orientacji względem grawitacji. Centralny kontroler z zamkniętą pętlą działa z dużymi opóźnieniami, które mogą być destabilizujące2. Drugim elementem aktywnego kontrolera jest sztywność odruchowa, która generuje aktywność mięśni z krótkim opóźnieniem i wytwarza momenty obrotowe opierające się ruchom stawów.
Istnieje opóźnienie związane z obydwoma komponentami aktywnego kontrolera; w związku z tym, wewnętrzna sztywność stawu, która działa bez opóźnień, odgrywa ważną rolę w kontroli postawy3. Sztywność wewnętrzna jest generowana przez pasywne właściwości lepkosprężyste mięśni kurczących się, tkanek miękkich i właściwości bezwładności kończyn, które generują momenty oporu natychmiast w odpowiedzi na dowolny ruch stawu4. Rola sztywności stawów (sztywności wewnętrznej i odruchowej) w kontroli postawy nie jest do końca zrozumiała, ponieważ zmienia się ona wraz z warunkami operacyjnymi, zdefiniowanymi przez aktywację mięśni4,5,6 i pozycja stawu4,7,8, z których oba zmieniają się wraz z kołysaniem ciała, nieodłącznie związanym ze staniem.
Identyfikacja ról centralnego kontrolera i sztywności stawów w kontroli postawy jest ważna, ponieważ stanowi podstawę do: diagnozowania etiologii zaburzeń równowagi; projektowania ukierunkowanych interwencji dla pacjentów; oceny ryzyka upadków; opracowywania strategii zapobiegania upadkom u osób starszych; oraz projektowania urządzeń wspomagających, takich jak ortezy i protezy. Jest to jednak trudne, ponieważ różne podsystemy działają razem i można zmierzyć tylko ogólną wynikową kinematykę ciała, momenty obrotowe stawów i elektromiografię mięśni.
Dlatego ważne jest opracowanie metod eksperymentalnych i analitycznych, które wykorzystują mierzalne zmienne posturalne do oceny wkładu każdego podsystemu. Trudność techniczna polega na tym, że pomiar zmiennych posturalnych odbywa się w pętli zamkniętej. W rezultacie dane wejściowe i wyjściowe (przyczyna i skutek) są ze sobą powiązane. W związku z tym konieczne jest: a) zastosowanie zewnętrznych perturbacji (jako danych wejściowych) w celu wywołania reakcji posturalnych w odpowiedziach (jako wyjścia) oraz b) zastosowanie specjalistycznych metod matematycznych do identyfikacji modeli systemowych i rozplątania przyczyny i skutku9.
Niniejszy artykuł skupia się na kontroli postawy, gdy stosowana jest strategia stawu skokowego, to znaczy, gdy ruchy dotyczą głównie stawu skokowego. W tym stanie górna część ciała i kończyny dolne poruszają się razem, w związku z czym ciało można modelować jako odwrócone wahadło z pojedynczym ogniwem w płaszczyźnie strzałkowej10. Strategia kostki jest stosowana, gdy powierzchnia podparcia jest twarda, a zakłócenia są niewielkie1,11.
W naszym laboratorium opracowano stały aparat zdolny do stosowania odpowiednich mechanicznych (proprioceptywnych) i wzrokowych zaburzeń sensorycznych oraz rejestrowania kinematyki, kinetyki i aktywności mięśni ciała12. Urządzenie zapewnia środowisko eksperymentalne potrzebne do zbadania roli sztywności stawu skokowego, centralnych mechanizmów kontrolnych i ich interakcji poprzez generowanie odpowiedzi posturalnych za pomocą bodźców wzrokowych i/lub somatosensorycznych. Możliwe jest również rozszerzenie urządzenia o badanie roli układu przedsionkowego poprzez zastosowanie bezpośredniej stymulacji elektrycznej do wyrostków sutkowatych, które mogą generować wrażenie prędkości głowy i wywoływać reakcje posturalne12,13.
Inni również opracowali podobne urządzenia do badania kontroli postawy człowieka, gdzie liniowe siłowniki piezoelektryczne11, obrotowe silniki elektryczne14,15, oraz liniowe silniki elektryczne16,17,18 służyły do wykonywania mechanicznych perturbacji stawu skokowego w pozycji stojącej. Opracowano również bardziej złożone urządzenia do badania wielosegmentowej kontroli postawy, w której możliwe jest jednoczesne zastosowanie wielu zaburzeń w stawach skokowych i biodrowych19,20.
Aparat stojący
Dwa elektrohydrauliczne siłowniki obrotowe sterowane serwomechanizmem poruszają dwoma pedałami, aby wprowadzić kontrolowane zakłócenia pozycji kostki. Siłowniki mogą generować duże momenty obrotowe (>500 Nm) potrzebne do kontroli postawy; Jest to szczególnie ważne w przypadkach takich jak pochylenie do przodu, gdzie środek ciężkości ciała znajduje się daleko (do przodu) od osi obrotu kostki, co skutkuje dużymi wartościami momentu obrotowego kostki dla kontroli postawy.
Każdy siłownik obrotowy jest sterowany przez oddzielny proporcjonalny serwozawor, wykorzystujący sprzężenie zwrotne położenia pedału, mierzone przez potencjometr o wysokiej wydajności na wale siłownika (Tabela materiałów). Sterownik jest realizowany przy użyciu opartego na MATLAB systemu cyfrowego przetwarzania sygnałów xPC w czasie rzeczywistym. Siłownik/serwozawór razem mają szerokość pasma ponad 40 Hz, znacznie większą niż szerokość pasma ogólnego systemu kontroli postawy, sztywności stawu skokowego i centralnego sterownika21.
Urządzenie i środowisko wirtualnej rzeczywistości
Gogle wirtualnej rzeczywistości (VR) (Tabela materiałów) są używane do zakłócania widzenia. Zestaw słuchawkowy zawiera ekran LCD (podwójny ekran AMOLED 3,6'' o rozdzielczości 1080 x 1200 pikseli na oko), który zapewnia użytkownikowi stereoskopowy widok multimediów wysyłanych do urządzenia, oferując trójwymiarową percepcję głębi. Częstotliwość odświeżania wynosi 90 Hz, co wystarcza, aby zapewnić użytkownikom solidny wirtualny sens22. Pole widzenia ekranu wynosi 110°, co wystarcza do generowania perturbacji wizualnych podobnych do rzeczywistych sytuacji.
Zestaw słuchawkowy śledzi obrót głowy użytkownika i odpowiednio zmienia wirtualny widok, tak że użytkownik jest w pełni zanurzony w wirtualnym środowisku; dlatego może zapewnić normalne wizualne sprzężenie zwrotne; i może również zakłócać widzenie, obracając pole widzenia w płaszczyźnie strzałkowej.
Pomiary kinetyczne
Pionowa siła reakcji jest mierzona przez cztery ogniwa obciążnikowe, umieszczone pomiędzy dwiema płytami pod stopą (Tabela materiałów). Moment obrotowy kostki jest mierzony bezpośrednio przez przetworniki momentu obrotowego o nośności 565 Nm i sztywności skrętnej 104 kNm/rad; Można go również zmierzyć pośrednio na podstawie sił pionowych przenoszonych przez ogniwa obciążnikowe, wykorzystując ich odległości do osi obrotu kostki23, zakładając, że siły poziome działające na stopy w pozycji stojącej są małe2,24. Środek nacisku (COP) jest mierzony w płaszczyźnie strzałkowej, dzieląc moment obrotowy kostki przez całkowitą siłę pionową, mierzoną przez ogniwa obciążnikowe23.
Pomiary kinematyczne
Kąt stopy jest taki sam jak kąt pedału, ponieważ gdy używana jest strategia kostki, stopa podmiotu porusza się wraz z pedałem. Kąt chwytu w stosunku do pionu uzyskuje się pośrednio z liniowego przemieszczenia trzpienia, mierzonego dalmierzem laserowym (Tabela materiałów) z rozdzielczością 50 μm i szerokością pasma 750 Hz25. Kąt kostki to suma kątów stopy i podudzia. Kąt ciała względem pionu uzyskuje się pośrednio z liniowego przemieszczenia punktu środkowego między lewym a prawym tylnym górnym kolcem biodrowym (PSIS), mierzonego za pomocą dalmierza laserowego (Tabela materiałów) z rozdzielczością 100 μm i szerokością pasma 750 Hz23. Pozycja i obrót głowy są mierzone w odniesieniu do globalnego układu współrzędnych środowiska VR przez stacje bazowe systemu VR, które emitują impulsy podczerwone (IR) z prędkością 60 impulsów na sekundę, które są odbierane przez czujniki podczerwieni zestawu słuchawkowego z precyzją submilimetrową.
Akwizycja danych
Wszystkie sygnały są filtrowane za pomocą filtra antyaliasingowego o częstotliwości narożnej 486,3, a następnie próbkowane z częstotliwością 1000 Hz za pomocą wysokowydajnych 24-bitowych/8-kanałowych, symultanicznie próbkowanych, dynamicznych kart akwizycji sygnałów (Tabela materiałów) o zakresie dynamiki 20 V.
Mechanizmy bezpieczeństwa
Sześć mechanizmów bezpieczeństwa zostało włączonych do aparatu stojącego, aby zapobiec obrażeniom podmiotów; pedały są sterowane oddzielnie i nigdy nie kolidują ze sobą. (1) Wał siłownika ma krzywkę, która mechanicznie aktywuje zawór, który odłącza ciśnienie hydrauliczne, jeśli obrót wału przekracza ± 20° od pozycji poziomej. (2) Dwa regulowane ograniczniki mechaniczne ograniczają zakres ruchu siłownika; Są one ustawiane na zakres ruchu każdego badanego przed każdym eksperymentem. (3) Zarówno badany, jak i eksperymentator trzymają przycisk paniki; Naciśnięcie przycisku odłącza zasilanie hydrauliczne od siłowników i powoduje ich poluzowanie, dzięki czemu można je przesuwać ręcznie. (4) Dostępne są poręcze umieszczone po obu stronach przedmiotu, aby zapewnić podparcie w przypadku niestabilności. (5) Tester nosi uprząż na całe ciało (Tabela Materiałów), przymocowaną do sztywnych poprzeczek w suficie, aby podtrzymać ją w przypadku upadku. Uprząż jest luźna i nie przeszkadza w normalnym staniu, chyba że obiekt stanie się niestabilny, gdzie uprząż zapobiega upadkowi obiektu. W przypadku upadku, ruchy pedału zostaną zatrzymane ręcznie albo przez badanego, za pomocą przycisku napadowego, albo przez eksperymentatora. (6) Serwozawory zatrzymują obrót siłowników za pomocą mechanizmów zabezpieczających przed awarią w przypadku przerwy w dostawie prądu.

<table><tbody><tr><td>Potencjometr 5K</td><td>Maurey</td><td>112P19502</td><td>Mierzy kąt wału siłownika</td></tr><tr><td>8-kanałowy Powierzchnia Bagnoli Wzmacniacze EMG i elektrody</td><td>Delsys</td><td></td><td>Mierzy EMG mięśni kostki</td></tr><tr><td>AlienWare Laptop</td><td>Dell Inc.</td><td>P69F001-Rev. A02</td><td>Laptop PC gotowy do VR</td></tr><tr><td>Karta akwizycji danych</td><td>Instrumenty krajowe</td><td>4472</td><td>Próbkuje sygnały analogowe z czujników</td></tr><tr><td>Zawór kierunkowy</td><td>REXROTH</td><td>4WMR10C3X</td><td>Omija przepływ, jeśli kąt wału siłownika wykracza poza &plusmn; 20&stopni;</td></tr><tr><td>Uprząż całego ciała</td><td>Jelco</td><td>740</td><td>Chroń obiekty przed upadkiem</td></tr><tr><td>Dalmierz laserowy</td><td>Micro-epsilon 1302-100</td><td>1507307</td><td>Mierzy przemieszczenie liniowe trzpienia</td></tr><tr><td>Dalmierz laserowy</td><td>Micro-epsilon 1302-200</td><td>1509074</td><td>Mierzy przemieszczenie liniowe ciała</td></tr><tr><td>Ogniwo obciążnikowe</td><td>Omega</td><td>LC302-100</td><td>Mierzy pionowe siły reakcji</td></tr><tr><td>Proporcjonalny serwozawór</td><td>MOOG</td><td>D681-4718</td><td>Steruje przepływem hydraulicznym do siłowników obrotowych</td></tr><tr><td>Siłownik obrotowy</td><td>Rotac</td><td>26R21VDEISFTFLGMTG</td><td>Stosuje zakłócenia mechaniczne</td></tr><tr><td>Przetwornik momentu obrotowego</td><td>Lebow</td><td>2110-5k</td><td>Mierzy moment obrotowy kostki</td></tr><tr><td>Środowisko wirtualne Motion Trackers</td><td>HTC inc.</td><td>1551984681</td><td>Śledzi ruchy głowy</td></tr><tr><td>Gogle wirtualnej rzeczywistości</td><td>HTC inc.</td><td>1551984681</td><td>Zapewnia perturbacje wizualne</td></tr></tbody></table>

eksperymentalne metody badania kontroli postawy człowieka

Experimental Methods to Study Human Postural Control

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.

Pseudolosowa sekwencja trójkowa (PRTS) i sygnały TrapZ
Rysunek 2A przedstawia sygnał PRTS, który jest generowany poprzez całkowanie pseudolosowego profilu prędkości. Dla każdego momentu próbkowania <img alt="Równanie 76" src="/files/ftp_upload/60078/60078eq76.jpg" />, prędkość sygnału może wynosić zero lub przyjąć zdefiniowaną wcześniej wartość dodatnią lub ujemną, <img alt="Równani...

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.

Eksperymentalne metody badania kontroli postawy człowieka

Many components of the nervous and musculoskeletal systems act in concert to achieve the stable, upright human posture. Controlled experiments accompanied ...

Te metody eksperymentalne i analityczne dostarczają wskazówek, które mają na celu zrozumienie roli wielu składników ośrodkowego układu nerwowego i mięśniowo-szkieletowego w kontroli postawy człowieka. Modele kontroli postawy z istotnymi parametrami fizycznymi mogą być wykorzystane do zbadania roli i interakcji systemów sensorycznych oraz ich zmian spowodowanych chorobą i starzeniem się. Metody te mogą być wykorzystane do oceny problemów z równowagą pacjenta, do ujawnienia ideologii upośledzenia oraz do pomocy w projektowaniu interwencji mających na celu poprawę kontroli postawy.Metody te mogą być również wykorzystywane do badania interakcji między patologiami czuciowo-motorycznymi a kontrolą równowagi. Na przykład w celu zapobiegania upadkom u osób starszych. Protokół ten zapewnia środki do zbadania względnego wkładu modalności sensorycznych, w tym systemów proprioceptywnych i wzrokowych oraz ich interakcji, a także pasywnego wkładu mięśni w kontrolę postawy.Aby przygotować obiekt do pomiaru elektromiografii z mięśni kostki, należy użyć pojedynczych elektrod różnicowych o odległości między elektrodami wynoszącej jeden centymetr. Zaznacz brzuchaty łydki przyśrodkowy w najbardziej widocznym wybrzuszeniu mięśnia, brzuchaty łydki boczny na jednej trzeciej linii między głową kości strzałkowej a piętą, płaszczkowaty na dwóch trzecich linii między kłykciami przyśrodkowymi kości udowej a kostką przyśrodkową, a piszczel przedni na jednej trzeciej linii między końcem kości strzałkowej a końcem kostki przyśrodkowej. Gdy wszystkie punkty zostaną zaznaczone, użyj brzytwy, aby ogolić każdy obszar i oczyść skórę alkoholem.Po wyschnięciu skóry użyj taśmy dwustronnej, aby przymocować jedną elektrodę do każdego obszaru, uważając, aby każda elektroda była bezpiecznie przymocowana do skóry. Aby przygotować badanego do pomiaru kinematycznego, najpierw użyj paska, aby przymocować odblaskowy znacznik jak najwyżej na trzonku obiektu i poproś osobę o założenie uprzęży ciała. Użyj paska, aby przymocować marker odblaskowy do talii fotografowanej osoby i poproś ją, aby wspiął się na aparat stojący.Dostosuj pozycję stopy fotografowanej osoby, aby wyrównać boczne i przyśrodkowe kostki każdej nogi do osi obrotu pedału i użyj markera, aby obrysować pozycje stopy. Poinstruuj badanego, aby trzymał stopy w tych samych miejscach podczas eksperymentów i dostosuj pionową pozycję dalmierzy laserowych tak, aby wskazywały środek odblaskowych znaczników. Następnie wyreguluj odległość poziomą między dalmierzem laserowym a znacznikami odblaskowymi, aby dalmierze działały w swoim średnim zakresie i nie nasycały się podczas eksperymentów stojących.Przed rozpoczęciem eksperymentu poinformuj osobę badaną o tym, czego może się spodziewać w przypadku każdego warunku badania. Poinstruuj badanego, aby stał cicho z rękami z boku, patrząc przed siebie, zachowując równowagę, gdy robi to w obliczu perturbacji w świecie rzeczywistym. Aby uzyskać cichą próbę na stojąco, niech badany stanie nieruchomo przez dwie minuty bez żadnych zakłóceń.W przypadku eksperymentów z zaburzeniami, jeśli celem jest zbadanie roli układu somatosensorycznego lub sztywności kostki w staniu, zastosuj perturbacje pedałów przez dwie do trzech minut podczas rejestrowania danych. Jeśli celem jest zbadanie roli wzroku w kontroli postawy, zastosuj perturbacje wzrokowe, obracając pole widzenia za pomocą zestawu słuchawkowego rzeczywistości wirtualnej przez dwie do trzech minut, jednocześnie rejestrując dane. Jeśli celem jest zbadanie interakcji dwóch systemów w kontroli postawy, zastosuj jednocześnie perturbacje wzrokowe i pedałowe.W celu nieparametrycznej identyfikacji dynamicznego stosunku kąta ciała do perturbacji wzrokowych po załadowaniu wizualnie zaburzonych danych próbnych do odpowiedniego oprogramowania analitycznego, należy użyć poleceń, jak wskazano, aby zdziesiątkować surowy kąt ciała i sygnały perturbacji wizualnej i usunąć średnie z zdziesiątkowanych sygnałów. Określ dziesiętną częstotliwość próbkowania, a następnie wybierz najniższą częstotliwość zainteresowania, aby określić długość okna i wybrać stopień nakładania się do oszacowania widm mocy. Zdefiniować wektor częstotliwości, przy których ma być oszacowana odpowiedź częstotliwościowa.Użyj funkcji TF Estimate, aby znaleźć odpowiedź częstotliwościową systemu, jak wskazano, oraz znaleźć wzmocnienie i fazę szacowanej odpowiedzi częstotliwościowej, jak pokazano. Następnie użyj polecenia, jak wskazano, aby obliczyć funkcję koherencji i wykreślić wzmocnienie, fazę i koherencję jako funkcję częstotliwości. W tym przykładzie typowej próby stojącej z perturbacjami wizualnymi można zaobserwować trapezoidalny sygnał przyłożony przez gogle rzeczywistości wirtualnej, w którym pole widzenia obraca się od zera do plus minus 0,087 rada w płaszczyźnie strzałkowej.Kąty kostki i tułowia były w tej analizie bardzo podobne, ponieważ kąt stopy wynosi zero, a cholewka i górna część ciała poruszają się razem. Moment obrotowy kostki był również skorelowany z kątami trzpienia i korpusu. Elektromiografy mięśni kostki pokazują, że mięsień płaszczkowaty i brzuchaty łydki boczny są stale aktywne, ale brzuchaty łydki przyśrodkowy okresowo generuje duże wybuchy aktywności wraz z kołysaniem ciała, a piszczel przedni jest cichy.W tym miejscu pokazano odpowiedź częstotliwościową funkcji przenoszenia odnoszącą dane wizualne do kąta ciała dla danych z badania stojącego. W tym eksperymencie koherencja była wysoka przy niskich częstotliwościach do około jednego herca i znacznie spadła przy wyższych częstotliwościach, co oznacza, że pasmo przenoszenia jest znaczące do jednego herca. Wzmocnienie początkowo wzrosło z 0,1 do 0,2 Hz, po czym zmniejszyło się do jednego herca, co świadczy o oczekiwanym zachowaniu dolnoprzepustowym ze względu na dużą bezwładność ciała.Faza również zaczynała się od zera i zmniejszała się prawie liniowo, przy czym częstotliwość wskazywała, że wyjście było opóźnione w stosunku do wejścia. Należy zwrócić uwagę, aby wyrównać oś obrotu kostki z osią obrotu siłownika. Upewnij się, że obiekt nie generuje dodatkowych ruchów i upewnij się, że stosowane są odpowiednie perturbacje mechaniczne i wizualne.Użytkownicy korzystający po raz pierwszy mogą mieć trudności z ustaleniem spójnego, powtarzalnego paradygmatu eksperymentalnego i zastosowaniem odpowiednich metod identyfikacji, które uwzględniają efekty zamkniętej pętli, nieliniowe i zmienne w czasie w kontroli postawy. Metody te zostały wykorzystane do zbadania zdrowej kontroli postawy i jej adaptacji, a także do ilościowego określenia zmian w kontroli równowagi w różnych warunkach eksperymentalnych i klinicznych.

experimental-methods-to-study-human-postural-control

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Osoby z chromaniem przestankowym wykazują słabą równowagę w porównaniu do zdrowych osób z grupy kontrolnej. Komputerowa posturografia dynamiczna jest obiektywną metodą pomiaru reakcji posturalnych danej osoby na zaburzenia równowagi. Zapewnia to obiektywne odzwierciedlenie zdolności osoby do reagowania na sytuacje, w których bodźce sensoryczne ulegają zmianie i pojawiają się nieoczekiwane perturbacje.

Komputerowa posturografia dynamiczna do oceny kontroli postawy u pacjentów z przerywanym kladykacją

Tutaj prezentujemy nowatorski protokół do pomiaru stabilności pozycyjnej w kluczowych momentach podczas jazdy z pozycji siedzącej do stojącej i chodzącej, wykorzystując środek nacisku do odległości środka ciężkości całego ciała. Zostało to wyprowadzone z platformy siłowej i technologii trójwymiarowego przechwytywania ruchu. Paradygmat jest wiarygodny i może być wykorzystany do oceny osób z zaburzeniami neurologicznymi.

Siedzenie, stanie i chodzenie od 120% wysokości kolan: nowatorskie podejście do oceny dynamicznej kontroli postawy niezależnie od kończyny prowadzącej

Platforma do siedzenia została opracowana i zmontowana, która pasywnie destabilizuje postawę siedzącą u ludzi. Podczas zadania stabilizacyjnego użytkownika bezwładnościowa jednostka pomiarowa rejestruje ruch urządzenia, a wibrujące elementy dostarczają do siedzenia informację zwrotną opartą na wydajności. Przenośne, wszechstronne urządzenie może być wykorzystywane w paradygmatach rehabilitacji, oceny i treningu.

Wibrodotykowe urządzenie zwrotne do oceny i treningu równowagi w pozycji siedzącej

Upośledzenie odruchów posturalnych, określane jako niestabilność postawy, jest trudne do oszacowania. Oceny kliniczne, takie jak test ciągnięcia, mają problemy z niezawodnością i skalowaniem. W tym miejscu przedstawiamy oprzyrządowaną wersję testu ciągnięcia, aby obiektywnie scharakteryzować reakcje posturalne.

Oprzyrządowany test ciągnięcia do charakteryzowania reakcji postawowych

Tutaj oferujemy protokół, który pozwala użytkownikowi na selektywną zmianę afordancji i/lub ograniczeń ruchów, które są istotne dla odzyskania równowagi po zaburzeniach postawy.

Zmodyfikowana technika Lean and Release w celu podkreślenia hamowania reakcji i wyboru działania w równowadze reaktywnej

Osoby z przewlekłą niestabilnością stawu skokowego (CAI) wykazują niedobór kontroli postawy i opóźnioną aktywację mięśni kończyn dolnych. Komputerowa posturografia dynamiczna w połączeniu z elektromiografią powierzchniową zapewnia wgląd w koordynację układu wzrokowego, somatosensorycznego i przedsionkowego z regulacją aktywacji mięśni w celu utrzymania stabilności postawy u osób z CAI.

Ocena kontroli postawy i aktywacji mięśni kończyn dolnych u osób z przewlekłą niestabilnością stawu skokowego

Ten artykuł opisuje materiał i metodę opracowaną do badania organizacji posturalnej inicjacji chodu. Metoda opiera się na zapisach platformy siłowej i na bezpośredniej zasadzie mechaniki do obliczania kinematyki środka ciężkości i środka nacisku.

Posturalna organizacja inicjacji chodu do analizy biomechanicznej z wykorzystaniem nagrań platformy siłowej

Nanocząsteczki indynawiru, rytonaviru, efawirenzu i atazanawiru zostały wytworzone przy użyciu mokrego mielenia, homogenizacji i sonikacji. Te nanoformulacje, określane wspólnie jako nanoformułowana terapia antyretrowirusowa (nanoART), posłużyły do oceny dostarczania leków za pomocą makrofagów. Określono stopień pobierania, retencji i przedłużonego uwalniania nanoART przez makrofagi pochodzące z monocytów. Te wstępne badania sugerują potencjał nanoART do zastosowań klinicznych.

Opracowanie metod badania transportu nanoformułowanych leków antyretrowirusowych przez makrofagi w krwiobiegu

W niniejszym raporcie opisujemy trójwymiarowy model rekonstrukcji skóry, który naśladuje architekturę i skład ludzkiej skóry. Wykorzystując model rekonstrukcji skóry, badano fizjologię melanocytów, progresję czerniaka oraz losy dermalnych komórek macierzystych. Model ten jest również przydatny jako narzędzie przedkliniczne do oceny leków.

Trójwymiarowy model rekonstrukcji ludzkiej skóry: narzędzie do badania normalnej skóry i progresji czerniaka

Zaprojektowano cykliczny bioreaktor ciśnieniowy, który umożliwia poddawanie tkanki zastawek serca fizjologicznym oraz patologicznym warunkom ciśnieniowym. Program LabVIEW pozwala użytkownikom na kontrolowanie wartości, amplitudy oraz częstotliwości ciśnienia. Urządzenie to może być wykorzystywane do badania mechanobiologii tkanki zastawek serca lub izolowanych komórek.

Projekt cyklicznego bioreaktora ciśnieniowego do badań ex vivo zastawek tętniczych serca

Poznaj eksperymentalne metody badania kontroli postawy człowieka w neurobiologii i biomechanice. Techniki te pozwalają oceniać problemy z równowagą i projektować interwencje kliniczne dla osób starszych.

Eksperymentalne metody badania kontroli postawy człowieka

Przeglądaj więcej filmów