Setup Multifuncional de Estudos de Controle Motor Humano Utilizando Estimulação Magnética Transcraniana, Eletromiografia, Captura de Movimento, e Realidade Virtual

Summary

Estimulação magnética transcraniana, eletromiografia e captura de movimento 3D são técnicas não invasivas comumente usadas para investigar a função neuromuscular em humanos. Neste artigo, descrevemos um protocolo que faz amostras síncronas de dados gerados por todas essas três ferramentas, juntamente com a adição exclusiva de apresentação e feedback de estímulos de realidade virtual.

Abstract

O estudo do controlo de movimento neuromuscular em seres humanos é conseguida com diversas tecnologias. Os métodos não-invasivos para investigação da função neuromuscular incluem a estimulação magnética transcraniana, eletromiografia, e captura de movimento tridimensional. O advento de soluções de realidade virtual prontamente disponíveis e de baixo custo tem se expandido as capacidades de pesquisadores em recriar ambientes e movimentos "mundo real" em um ambiente de laboratório. Análise do movimento naturalista não só irá reunir um maior entendimento do controle motor em indivíduos saudáveis, mas também permitir a concepção de experiências e estratégias de reabilitação que visam deficiências motoras específicas (por exemplo, acidente vascular cerebral). O uso combinado dessas ferramentas levará a compreensão cada vez mais profunda dos mecanismos neurais de controle do motor. Um requisito fundamental quando se combinam estes sistemas de aquisição de dados é a correspondência temporal, bem entre os vários fluxos de dados. TProtocolo descreve a sua conectividade de um sistema multifuncional geral, a sinalização intersistemas, e a sincronização temporal dos dados gravados. Sincronização dos sistemas de componentes é realizado principalmente através do uso de um circuito customizável, facilmente feito com componentes da prateleira e eletrônicos mínimas habilidades de montagem.

Introduction

A realidade virtual (VR) está rapidamente se tornando uma ferramenta de pesquisa acessível para utilização em diversas áreas, incluindo o estudo do movimento humano. O estudo do movimento do membro superior é especialmente beneficiado pela incorporação de VR. A realidade virtual permite a rápida personalização de parâmetros experimentais desenhados para investigar características cinemática e dinâmica específicas de controle de movimento do braço. Estes parâmetros podem ser ajustados individualmente para cada assunto. Por exemplo, a localização de alvos virtuais podem ser escalados para garantir idêntica postura braço inicial entre os indivíduos. A realidade virtual ....

Protocol

Todos os participantes envolvidos na experimentação submetidos a procedimentos de consentimento aprovado pelo Institutional Review Board Universidade West Virginia (IRB).

1. Características sistema global, projeto, e General Experimental Tarefa

Nota: A configuração completa é composta pelos seguintes componentes principais: equipamento EMG e aquisição (DAQ) equipamento digital associado; um sistema de captura de movimento (este protocolo incorpora um sistema de LED ativo); uma unidade de TMS com uma bobina figura-de-oito e equipamentos de localização estereotáxica; um fone de ouvido VR e computador e software as....

Results

Sincronização dos numerosos fluxos de dados nesta configuração permite gravar a cinemática, atividade muscular contínua (EMG), e instantâneos de atividade neuromuscular (MEPs) que ocorrem durante os movimentos do membro superior. Ensaios repetidos de um dado movimento são necessárias para reconstruir perfis de resposta MEP durante um movimento inteiro. A Figura 4 mostra os dados recolhidos a partir de um sujeito. A Figura 4A mostra um exemplo desses fluxos de dados durante um único ensa.......

Discussion

O objectivo deste artigo é descrever um método para a incorporação de VR para o estudo do movimento humano e um método para a sincronização de vários fluxos de dados. Realidade Virtual irá expandir as capacidades dos pesquisadores que tentam recriar cenários de movimento do mundo real em um ambiente de laboratório. Combinando VR com outras metodologias de gravação e de estímulo neuromuscular constitui um poderoso conjunto de ferramentas para estudar exaustivamente mecanismos de controle motor humanos. Os conjuntos de da.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Estimulador magnético transcraniano	Magstim	N/A	TMS estimulador e bobinas
Impulse X2	PhaseSpace	N/A	Sistema de captura de movimento
MA300 Sistema EMG multicanal avançado	Sistemas de laboratório de movimento	MA300-28	Pré-amplificador e amplificador EMG
Norotrode Eletrodos EMG	Miotrônica	N/A	ELÉCTRODOS
EMGBNC-2111 Bloco de conectores BNC blindado de extremidade única	National Instruments	779347-01	Bloco de conectores BNC
NI PXI-1033 Chassi PXI de 5 slots com controladora MXI-Express integrada	Chassi de aquisição de dados	Instruments	779757-01
NI PXI-6254 16 bits, 1 MS/s (Multicanal), 1,25 MS/s (1 canal), 32 entradas analógicas	Placa
DAQ National Instruments 779118-01Cabo SHC68-68-EPM (2m)	National Instruments	192061-02	Cabo blindado
DK1 ou DK2	Oculus VR	N/A	Ocuclus Rift headset
Vizard 5 Lite	WorldViz	N/A	Software de realidade virtual
C1 e C2 capacitores variados		N/A	Ajuste os valores para se adequar aos
resistores R1 e R2	variados	N/A	Ajuste os valores para se adequar
CD4011 porta NAND	variada	N / A	porta NAND
2N2222 transistor	variado	N / A	Transistor
NE555 circuito temporizador	variado	N / A	Circuito temporizador
DB25 e conectores USB	variados	N / A	paralelo e conectores USB