Eksperymentalne metody badania kontroli postawy człowieka

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.

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.