Design e uso de um aparelho para apresentação de objetos Graspable no espaço de trabalho 3D

O princípio neural subjacente ao alcance e a compreensão tem sido estudado extensivamente nas últimas décadas, no entanto, poucos dispositivos foram desenvolvidos para permitir uma combinação flexível de ambos os movimentos em uma única tarefa. Ao acoplar uma mesa giratória personalizada com um dispositivo translacional tridimensional, nosso aparelho permite uma combinação experimental de múltiplas posições em espaço tridimensional e objetos de forma diferente em cada posição. Nosso aparelho fornece uma plataforma valiosa para estudar a função do membro superior e seus princípios neurais subjacentes.

Também pode facilitar a reconstrução simultânea de movimentos de alcance e apreensão na interface cérebro-máquina. Comece fixando dois trilhos Y na superfície superior da estrutura em paralelo, fixando os pedestais à superfície superior com parafusos. Em seguida, conecte dois trilhos Y com um eixo de conexão e dois acoplamentos de diafragma.

Aperte as barras dos acoplamentos para sincronizar os eixos dos dois trilhos. Coloque seis porcas nas ranhuras traseiras do trilho Z e conecte um lado da moldura do triângulo direito na parte de trás do trilho Z com parafusos. Puxe a estrutura do triângulo para a extremidade que é distal para o eixo e aperte os parafusos.

Conecte o outro quadro do triângulo retângulo ao outro trilho Z da mesma forma. Fixar os outros lados angulares dos dois quadros de triângulo nos controles deslizantes dos dois trilhos Y com parafusos. Em seguida, conecte os dois trilhos Z com um eixo de conexão e acoplamentos de diafragma, e aperte as travas do acoplamento.

Conecte as duas placas de conexão em forma de T na parte de trás do trilho X com porcas e parafusos. Em seguida, puxe as duas placas em forma de T para as duas extremidades do trilho X e aperte os parafusos. Fixar as duas placas de conexão em forma de T nos controles deslizantes dos dois trilhos Z com parafusos.

Insira o motor de estação no orifício do eixo do redutor de marcha e enrosque suas flanges juntas. Por fim, enrosque o anel de conexão na extremidade do eixo do trilho X. Insira o eixo do redutor de marcha no acoplamento e enrosque o redutor de marchas ao anel de conexão.

Aperte a fechadura do acoplamento. Comece colocando os sensores de toque no sulco do corpo do objeto e coloque-os nas áreas de toque predefinidas com fita dupla face. Passe os fios através do orifício do backboard do objeto e fixe a placa de cobertura no corpo do objeto com parafusos.

Em seguida, passe os fios através dos orifícios nas laterais do rotador e enrosque os objetos no rotador. Soldar as extremidades do fio dos sensores de toque para as extremidades do fio rotativo do anel de deslizamento elétrico, e enrolar as juntas com fita elétrica. Enrosque a caixa para o controle deslizante do trilho X.

Coloque o rolamento no orifício inferior da caixa. Em seguida, coloque o rotador na caixa pela direita e passe os fios do anel de deslizamento elétrico através do orifício superior da caixa. Em seguida, insira o eixo metálico no rolamento do orifício superior da caixa e encaixe a chave do eixo na chave do rotador.

Coloque o anel de deslizamento elétrico ao redor do eixo de metal. Coloque a extremidade da barra de localização no entalhe do anel de deslizamento elétrico para evitar que o anel externo gire. Insira o eixo do motor de estação no orifício do eixo metálico e fixe o motor na parte superior da caixa com parafusos.

Coloque um LED tricolor na parte frontal da caixa com fita adesiva. Por fim, dane-se o aparador direito na caixa. Insira os fios de controle de motores de pisa, LED e sensores de toque nas portas digitais de uma placa de aquisição de dados.

Para inicializar o dispositivo translacional tridimensional e a mesa giratória, puxe os controles deslizantes de todos os trilhos de deslizamento linear para o ponto de partida e gire o primeiro objeto da mesa giratória para o lado frontal da mesa giratória. Em seguida, insira as coordenadas de todas as posições em uma matriz em um documento de texto. Certifique-se de que cada linha inclui as coordenadas X, Y e Z de uma posição separada com um espaço e, em seguida, salve o documento.

Em seguida, abra o software de paradigma, clique em Abrir arquivo no painel Pool e selecione o documento de texto para carregar as posições de apresentação no software de paradigma. Verifique os objetos apresentados no experimento no Pool de Objetos do software paradigma. Em seguida, ajuste os parâmetros experimentais no painel Parâmetros de Tempo do software paradigma.

Definir a linha de base em 400 milissegundos, Motor Run é igual a 2000 milissegundos, Planejamento é igual a 1000 milissegundos, tempo de reação máximo é igual a 500 milissegundos, max Reach Time é igual a 1000 milissegundos, min Hold Time é igual a 500 milissegundos, Recompensa equivale a 60 milissegundos, e Error Cues igual a 1000 milissegundos. Em seguida, conserte a cadeira de macaco na estrutura de construção de alumínio. Conecte três marcadores reflexivos na extremidade do braço com fita dupla face.

Certifique-se de que os três marcadores formam um triângulo escalar. Em seguida, no software de paradigma, clique em Executar para iniciar a tarefa. Clique no botão RECORD no painel de captura de movimento do software Cortex para registrar as trajetórias dos três marcadores por 60 segundos quando o macaco estiver fazendo a tarefa.

Clique no botão STOP para encerrar o experimento. Construa um modelo de rastreamento dos três marcadores no software usando as trajetórias gravadas e salve o modelo. Em seguida, conecte o fio do solo do amplificador frontal ao chão da matriz de microeletrodos, que é implantado no córtex motor do macaco.

Insira os estágios da cabeça no conector da matriz de microeletrodos. Abra o software Central do sistema de aquisição de sinais neurais. Abra o software de sincronização.

Clique nos três botões de conexão nos painéis Cerebus, Motion Capture e Paradigm para conectar o software de sincronização com o sistema de aquisição de sinal neural, o sistema de captura de movimento e o software de paradigma, respectivamente. Finalmente, clique no botão Executar do software de paradigma para iniciar a tarefa novamente, seguido pelo botão Gravar no painel armazenamento de arquivos do software central para começar a gravar os sinais neurais. Verifique o modelo de rastreamento salvo e clique no botão RECORD no painel de captura de movimento do software Cortex para começar a gravar a trajetória do pulso do macaco.

A trajetória do pulso durante a fase de alcance em todos os ensaios bem sucedidos foi extraída e dividida em oito grupos com base em posições-alvo. As extremidades de oito grupos de trajetória formam um cuboide, que tem o mesmo tamanho do espaço de trabalho cuboide predefinido. Aqui, o histograma do tempo do peristimulo mostra dois neurônios de exemplo sintonizando tanto a posição quanto os objetos são mostrados.

O neurônio na parte superior mostra seletividade significativa durante as fases de alcance e retenção. Enquanto o neurônio na parte inferior começa a ajustar posições e objetos a partir do meio da fase de execução do motor. Como o software paradigmático não conseguia ler as posições dos motores, é essencial inicializar a mesa giratória e o dispositivo translacional antes de cada sessão.

Para controlar completamente quando o sujeito podia ver o objeto alvo e sua posição, um vidro comutação poderia ser instalado na frente do aparelho. Usando nosso aparelho, agora é viável estudar a interação neural entre movimentos de alcance e compreensão, o que pode ajudar a decodificar simultaneamente a trajetória de alcance e os tipos de aderência.