Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Split-kemer koşu bandı kullanarak genelleme insan Lokomotor uyum değerlendir

Published: August 23, 2017 doi: 10.3791/55424
Automatic Translation
1,2, 1,2, 2
1Physical Therapy, School of Health Technology and Management, Stony Brook University, 2Motor Learning Lab, Moss Rehabilitation Research Institute, Einstein Healthcare Network

Summary

Biz her bacak farklı bir hızda sürebilirim iki kemerleri split-kemer koşu bandı kullanarak insan Lokomotor uyum soruşturma için bir iletişim kuralı tanımlamak. Biz özel olarak adapte Lokomotor desenleri farklı yürüyüş bağlamlarda (örneğin, yürüyüş hızları, ortamlar yürüyüş) için Genelleştirme test etmek için tasarlanmış bir paradigma odaklıyız.

Abstract

Mekanizmaları anlama temel Lokomotor öğrenme yardımcı araştırmacılar ve klinisyenler yürüyüş motor rehabilitasyon bir parçası olarak yeniden eğitme optimize. Ancak, insan Lokomotor öğrenme eğitim zor olabilir. Bebeklik ve çocukluk, nöromüsküler sistemidir oldukça olgunlaşmamış ve bu gelişme erken aşamalarında Lokomotor öğrenme yetişkinlik olduğu gibi aynı mekanizmalar tarafından yönetilir düşüktür. Zaman insanlar tarafından olgunluğa, onlar yeterince roman bir görevle de novo Lokomotor öğrenme eğitim için gelmek zordur yürüme mesafesinde çok usta. Her iki kısa-(Yani, hemen) çalışmanın her bacak farklı bir hızda sürebilirim iki kemer vardır, split-kemer koşu bandı sağlar ve uzun vadeli (Yani, dakika-gün içinde; motor öğrenme biçimi) yürüyüş değişiklikler yanıt olarak bir yürüyen ortamında roman değişiklik. Bireyler kolayca ekranlı önceki maruz kalma split-kemer koşu bandı, böylece tüm deneysel katılımcılar yok sağlanması (veya eşdeğer) önce deneyim. Bu kağıt Lokomotor öğrenme ve bu öğrenme yürüyen diğer bağlamlarda için Genelleştirme ölçmek için test yöntemleri içerir bir tipik split-kemer koşu bandı uyum protokolünü açıklar. Önemli dikkat edilecek nokta Böl-kemer koşu bandı tasarımı için koşu bandı kemeri hızları, dinlenme tatili ve şıkları gibi faktörler de dahil olmak üzere aşağıdaki gibi deneyler. Ayrıca, çöküşünde ama potansiyel karıştırıcı değişkenlerini (örneğin, kol hareketleri, deneyiminiz) tartışmada kabul edilir.

Introduction

Split-kemer koşu bandı her bacak farklı bir hızda ya da farklı bir yöne sürebilirim iki kemer var. Bu cihaz ilk1yürüyüş sırasında bacaklar (Yani, interlimb koordinasyon) arasında koordinasyon çalışmaya 45 yıldan fazla bir aracı olarak kullanıldı. Bu ve diğer erken çalışmalar öncelikle kediler bir deneysel model1,2,3kullanılan, ama böcekler de okudu4idi. Split-kemer hareket insan bebeklerin ve yetişkin ilk araştırmalar 1987 ve 1994, sırasıyla5,6yayınlandı. İnsan ve insan dışı hayvanları ilk bu çalışmalarda çoğunlukla kısa vadeli (Yani, hemen) ayarlamaları bacaklar farklı hızlarda yürütülen istikrar ve ileri ilerleme korumak için interlimb koordineli olarak araştırıldı. 1995 çalışma uzun süre (birkaç dakika) split-kemer yürüme hızı her iki tarafında eşitlemek için doğru koşu bandı bant hızı algıladıkları ve ayarlamalar yapmak için insan yetişkin yeteneği Engelli kaydetti. Bu yürüme sensorimotor eşlemeyi yeniden7olduğunu göstermektedir. Ancak, ilk insan motor uyum kinematik raporu split-kemer koşu bandı yürüyüş 10 dakika boyunca ayrıntılı 2005 yayımlanmış8değildi kadar öyleydi.

Motor adaptasyon sırasında yeni, tahmin edilebilir olan isteğe bağlı9yanıt olarak iyi eğitimli hareketlerin sensorimotor eşlemeleri ayarlanır bir hata odaklı süreci ifade etmektedir. Bir genişletilmiş uygulama dönemi (dakika ile saat) oluşur motor öğrenme biçimidir ve sonuçlarında değişiklik talep kaldırıldığında hareket desen ve/veya koşullar olan etkiler, normale döner. Örneğin, başlangıçta split-kayışları üzerinde yürüme ile asimetrik interlimb koordineli bir aksama benzeyen, yürümek insanlar neden olur. Böylece onların yürüyüş daha simetrik hale gelir Böl-kemer yürüyüş birkaç dakika içinde insanlar yürüyüş onların koordinasyon uyum. İki kemer, daha sonra aynı hızda (Yani bağlı-kemer) dönmek durumunda, böylece normal yürüyüş şartlar, geri yükleme insanlar etkiler ile asimetrik koordinasyon yürüyerek göstermek. Bu etkiler aktif de-adapte olmanız veya normal yürüme koordinasyonu geri yüklenen8olmadan bağlı kemer yürüyüş birkaç dakika unutmadım.

Takip 2005 Reisman vd. insanlarda yürüyüş split kemer 8 kinematik analizi, split-kemer koşu bandı Yayınlanan araştırma içinde kullanımı yaklaşık on önceki on yıl ile karşılaştırıldığında artmıştır. Neden split-kemer koşu bandı deneysel bir aracı olarak daha popüler hale geliyor? Split-kemer ambulation açıkça bir laboratuvar iştir-yakın gerçek analog kapatmadan ya da sıkı bir daire içinde yürüyüş, ama split-kemer koşu bandı dönüm, çok daha aşırı bir sürümü iki ila dört kat daha hızlı diğer daha tahrik olmak tek bacaklı neden olmaktadır. Son derece sıra dışı bir yürüyüş görev Lokomotor öğrenme eğitim için birçok avantaj sunar split-kemer koşu bandı olduğu gerçeğini. İlk olarak, çoğu insan ne olursa olsun yaş için roman ve deneyim yürüyüş bağımsız olduğunu; split-kemer yürüyüş yenilik için ekran deneysel katılımcılara kolaydır. İkinci olarak, split-kemer koşu bandı interlimb koordinasyon içinde hızlı bir şekilde çözülmüş değil oldukça büyük değişiklikler neden olmaktadır. Adaptasyon ve de-adaptasyon görece düşük oranda bize ne kadar farklı eğitim çalışmaya izin müdahaleler bir tavan yaklaşan olmadan bu oranları değiştirmek. Üçüncü, kinematik8,10, Kinetik11,12,13,14, electromyographic6,15,16 , ve split-kemer koşu bandı adaptasyon ile oluşan algısal7,17,18,19 değişiklikler-si olmak be iyi çalışılmış, bu görevi20 sinir kontrolünü olduğu gibi ,21,22. Başka bir deyişle, uyarlamalar split-kemer koşu bandı için dokümante edilmiş ve bu iyi karakterize Lokomotor öğrenme görev yaparken birkaç farklı gruplar tarafından yinelenmiş.

Son on yıl içinde çeşitli çalışmalarda görev ve bağlama özgü doğa split-kemer uyum gösterdi. Eğitim durum farklı koşullar altında test edilir eğer split-kemer adaptasyon takip etkiler genlik içinde önemli ölçüde azaltılır. Örneğin, etkiler kişi farklı bir ortam (örneğin,23yürüyen zemin üzerinde) taşıdıysanız küçüktür, (örneğin, geriye yürüme veya13, çalışan farklı bir Lokomotor görev gerçekleştirir 24), ya da bile farklı bir hızda adaptasyon25sırasında yavaş kemer hız yürür. Lokomotor adaptasyon genelleme yöneten parametreleri kurmak için çalışmaları devam etmektedir.

Bu kağıt amacı insan Lokomotor adaptasyon ve genelleme yürüyen diğer bağlamlarda (Yani, farklı yürüyüş hızları ve ortamlar) için adapte deseninin araştırmak için split-kemer koşu bandı kullanmak için bir protokol tarif etmektir. Açıklanan protokol sırasında çoğu İşte Hamzey vd. kullanılan doğrudan türetilmiş 25 (şekil 1bir), bu protokol8,23,24,26, öncesinde çalışmalar bir dizi tarafından bilgi verildi unutulmamalıdır 27,28. Yöntemin ilk hız koşu bandı arasında ve zemin ortamlar üzerinde yürüme süreklilik Bakımı split-kemer arasında bu farklı ortamlarda25yürüme Generalization (Genelleştirme) artıracak hipotezi test etmek için geliştirilmiştir. Aşağıdaki protokol bölümünde biz nasıl belirli iletişim kuralı adımları için farklı bir yöntem amaçlar için değiştirilebilir göstermek notlar split-kemer koşu bandı yöntemiyle bu sürümü çoğaltmak yönergeler verir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

tüm yordamları Stony Brook Üniversitesi Kurumsal değerlendirme Komitesi tarafından onaylanmış olan.

1. deneysel kurulum

Not: Ek dosya 1-tanımları için split-kemer koşu bandı deneylerde kullanılan terimlerin ortak bakın.

  1. Ekran tüm katılımcılar için split-kemer koşu bandı ile deneyiminiz.
    Not: Bir önceki maruz aşağıdaki Böl-kemer koşu bandı için daha hızlı readapt için insanlar gösterilmiş olan 29 , 30. Zaman ölçeği hangi insanlar üzerinde " unutmak " split-kemer koşu bandı halen bilinmemektedir; değil kontrol edilir böylece, deneyiminiz split-kemer koşu bandı ile karıştırıcı bir değişken olabilir.
  2. Tüm test sessiz bir ortamda yapmak ve test Oda etkinliğinde en aza indirgemek.
  3. Kümesi izleme sistemi (sistem talimatlara göre) kayıt hareketi Böl-kemer koşu bandı ve bir yere bir hareket yukarı zemin geçit.
    Not: Örneğin, bir hareket sistemi etkin LED işaretleri ile izleme geçerli protokolü kullanılır. Dört tripod monte sensör birimleri tespit iki ünite iki tarafında (sağ ve sol, koşu bandı) ve iki 7 m zemin geçit üzerinde her iki tarafındaki yerleştirilen üç boyutlu pozisyonla etkin veri işaretleyicilerini.
  4. Katılımcı ile hareket takibi işaretleri, Elektromiyografi, vb kıyafeti.
  5. Öbür tarafa gelen bacaklar kontralateral kemer için önlemek için split-kemer koşu bandı iki kemer arasında bir bölüm de dahil olmak üzere düşünün. Bu bölüm kesinlikle nörolojik olduğu gibi yetişkinler için gerekli değil ama çocuk veya klinik nüfus test etmek için yararlı olabilir. Not bir bölüm olası varlığı adım genişliği artırır; Ancak, için bu bölme-kemer adaptasyon etkiler ölçüde bilinmemektedir.
  6. Katılımcı yürüyüş koşu sırasında düşmesini korumak için koşu bandı üzerinde bir emniyet kemeri ayarla.
    Not: Bu araştırma soru parçası olmadığı sürece koşum vücut ağırlığı, destek olmalı değil. Koşu bandı yürüyüş sırasında düşen son derece nadir olmakla birlikte, birçok araştırma etik Komiteler Emanet emniyet kemeri kullanım gerektirir.
  7. Koru tutarlılık kol hareketi deneysel paradigma ve katılımcılar arasında. Kol hareketi (küpeşteler, doğal olarak silah sallanan tutarak örneğin,), türüne karar vermeden göz önüne ne konu grubu için rahat olacak ve tipik kol salıncak kritik işaretleyicileri hareket için kullanılan görünürlüğünü karanlık olacak yakalamak) örneğin, kalçalarına yer işaretleri için).
    1. Kol hareketi, ne olursa olsun tüm katılımcılar Küpeşte başlatma ve durdurma koşu bandı güvenliği için basılı tutun talimat.
  8. Deneysel paradigma eğilmek içinde tutarlılığı korumak.
    Not: bilgimizi, geçerli da dahil olmak üzere tüm yayımlanmış split-kemer koşu bandı protokolleri sıfır eğimli koşu bandı ve zemin yürüyüş üzerinde kullandık.

2. Temel dönem

Not: temel dönem amacı ne normal yürüyüş koordinasyon her kişidir kurmaktır. Temel koordinasyon etkiler test tüm koşullarda test edilmelidir. Örneğin, geçerli protokolünde etkiler koşu sırasında ve farklı hızlarda (0.7 ve 1.4 m/s) yürüyüş zemin üzerinde test edildi. Bu nedenle, temel zemin ve koşu bandı denemeler 0.7, üzerinde ve 1.4 m/s dahil edildi. Bu temel yürüme koordinasyonu aynı hız ve içerik için etkiler doğrudan bir karşılaştırma sağlar. Deneysel amaçlar için Genelleştirme yere yürüyüş eklemezseniz temel yürüyüş zemin üzerinde denemeler elimine edilebilir.

  1. İçin zemin temel denemeler üzerinde nerede hareket yakalama veri toplanan bir geçit üzerinde zemin üzerinde yürümeyi katılımcı talimat. Temel zemin yürüme kurmak için 10 adım döngüleri en az toplamak.
      Hareket sistemi ele geçirirse
    1. biricik bırakmak sınırlı bir alan içinde hareket yakalama için var birkaç geçer (örneğin, denemeler) hareket yakalama uzayda gerçekleştirmek katılımcı. Her deneme sonunda, katılımcı durdurmak için talimat yerde açın ve araştırmacı için hazırlamak ' Sonraki duruşma başlamak için s işaret.
    2. Her deneme için en az iki adım döngüleri ilk ve son adım döngüleri dahil değil hareket yakalama alanı içinde gerçekleştirilmesini sağlamak.
      Not: hızlanma/yavaşlama adımlar, oldukları gibi bu ilk ve son adım döngüleri analizinden atılır değil kararlı durum yürüyüş.
    3. Var birkaç (genellikle 10) üzerinde gerçekleştirmek katılımcılar denemeler yürüyüş yere.
      1. Belirli bir hız istenen varsa, katılımcı yürüyüş koşu bandı (üzerinde bağlı-kemer) bu hızda görevle/onu daha yakından tanımak için. O zaman, geçit için o koşu bandı üzerinde yaptığı gibi aynı hızda yürümek için Katılımcı talimat dönebilir ve zemin yürüyüş katılımcının her deneme sırasında zaman. 25 gerekirse aşağı ya da yavaş hızlandırmak için her deneme arasında sözlü geribildirim vermek.
  2. 1-5 dakika süreyle bağlı-kayışları üzerinde yürümek için Katılımcı koşu bandı temel çalışmalar için talimat
    Not: Bu bir tek temel deneme oluşturmaktadır. Katılımcı yürüyüş koşu bandı ile yabancı ise, bu dönemde görev ile rahat olmak için kişi izin vermek için uzatılmış.
    1. Maç speed(s) temellerin denemeler için hangi etkiler test edilebilir, öncesi ve sonrası adaptasyon yürüyüş koordinasyon eşdeğer hızlarda karşılaştırılması için izin vermek için speed(s).
      Not: Birden fazla satır taban çizgisi denemeler (Yani, 1-5 dk blokları) farklı bağlı kemer hızlarda gerekebilir; Bu etkiler değerlendirmek için kullanılan hız vardı çünkü Örneğin, geçerli protokolünde Temel çalışmaların bağlı kemer hızlarda 0.7 m/s ve 1.4 m/s toplanmıştır.

3. Adaptasyon dönemi

Not: katılımcılar split-kayışları üzerinde yürümeyi olduklarını talimat gerek yok. Geçerli da dahil olmak üzere birçok deneylerde olup kemerleri bağlı - olacak veya split-katılımcılar söyledi değildir; koşu bandı başlatırken veya durdurma onlar sade bir şekilde anlatılır. Bu yürüyüş ortamında beklenmeyen bir değişimin etkilerini ölçmek deneyci sağlar.

    Katılımcı sabit koşu bandı kemeri üzerinde ayakta iken
  1. diğerinden daha hızlı çalışan bir kemer split-kemer koşu bandı başlayın ve en az 7 dk. yürüyüş katılımcının izin (10-15 dk daha yaygın).
    1. Dümdüz ileri bak katılımcının talimat onların ayaklarına aşağıda değil.
    2. Diğer (örneğin, 2-3 kat kemer hızları arasındaki farklar) daha hızlı bir bant hızı ayarla.
      Not: Son 8 , 31 ' daha yüksek hız oranları kullanılmaktadır. Geçerli protokol 0.7:1.4 m/s 2:1 oranı için kullanır.
      1. Hangi bacağın daha yavaş kayışı ile tahrik rasgele ya da sürekli olarak daha yavaş kayışı ile tahrik bacak bir bacak (dominant veya sigara dominant) seçin.
      2. Bant hızı diferansiyel yavaş yavaş tanıttı (hızlı kemer hızıdır kademeli olarak artan ve/veya yavaş kemer hız increbirkaç dakika üzerinden zihinsel azalma) veya aniden (durdurulmuş pozisyondan kemer hedef hız için saniye içinde hızlandırmak).
        Not: nasıl bireylerin uyum, ne kadar iyi onlar farklı yürüyüş ortamlara adapte desen aktarmak ve ne kadar iyi uyum sağlıyorlar split-kayışları 24 s daha sonra 27 için , yeniden split-kayışları tanıtıldı şekilde etkileyebilir 32. şu anda, çoğu split-kemer yürüyen iletişim kuralları (geçerli da dahil olmak üzere) split-kayışları aniden tanıtmak.
        3. Eğer sonları gerekli (örneğin, küçük çocuklar, büyük yetişkin veya kişilerle sınırlı mobilite için), olacak tahmin edilmektedir
      3. önceden belirlenmiş dinlenme tatili tüm katılımcılar için protokole ekleyin. Bu tatili uzunluğu tutarlı olduğundan emin olun; önceden tahmin edilemeyen sonları kaydedildi ve bu bir faktör analizi 33 dikkate olabilir gibi zaman aşımına uğradı.

4. Deneme yakalamak

Not: Catch denemeler (bağlı-kemer) koşu bandı üzerinde gerçekleştirilen ve kısa bir süre katılımcı test etmek için kullanılır ' şu ana kadar ne kadar adapte olması gösteren iletişim kuralı ' s etkiler. Catch deneme kısa bir (genellikle < 20 s) etkiler geliştirme split-kemer adaptasyon dönemi boyunca hızlı bir şekilde değerlendirmek için bağlı-kemer yürüme dönemi.

  1. Bir kez Katılımcı tam split-kemer (split-kemer 7 dk. yürüme en az) benimsemiştir, kısaca kemerleri durdurun ve koşu bandı aynı hızda çalışan her iki bantlar ile yeniden başlatın. Catch deneme etkiler burada en büyük olacak gibi aynı hızda koşu bandı daha yavaş kemer split-kemer adaptasyon 28 sırasında başlatarak gerçekleştirmek.
    1. : 0.7:1.4 m/s, split-kemer adaptasyon takip sonrası etkisi genlik en üst düzeye çıkarmak için/s. 0,7 m catch duruşmada yerine
  2. De-adaptasyon etkisini azaltmak için catch davayı sona (Yani, koşu bandı Durdur) katılımcı yaklaşık beş adımlar istediğiniz almıştır bir kez deneme hız yakalamak (~ 10-15 s).
  3. Catch çalışmalarda etkiler değerlendirmek için birden fazla farklı yürüyüş hızları (ya da diğer değişiklikler bağlamlarda, örneğin, ileriye ve geriye doğru yürüyen 24 yürüyüş) gerçekleştirilen, katılımcı en az 2 dakika için üzerinde yeniden adapte Split-kemer arasında her yakalamak duruşma.
    Not: Catch denemeleri sırasını randomize 25 olmalı ve/veya ilk catch deneme sonrası etkisi boyutu tekrarlanan anahtarlama ile sistematik bir düşüş olup olmadığını belirlemek için adaptasyon dönemi sonuna yakın yeniden test edilmiş olmalıdır bağlı kemer (yakalamak denemeler) ve split-kemer (yeniden adaptasyon) 28 arasında.
  4. Son aşağıdaki deneme yakalamak, koşu bandı durdurun ve yeniden adapte katılımcının izin vermek 2-5 min için split-bantlar (adaptasyon - olarak aynı yapılandırma bkz: Adım 3.1.2) ile yeniden başlatın.

5. Sonrası adaptasyon-etkiler sırasında üzerinde yere yürüme test

Not: Bu adım isteğe bağlıdır ve deneme hedefler üzerinde bağlıdır. Mevcut protokolünde hedefleri için Genelleştirme değerlendirilmesi yere yürüyüş dahil, böylece zemin test üzerinde bir sonrası adaptasyon dönemi dahil edildi.

  1. Koşu bandı durdurun ve katılımcı üzerinden aktarım kayıt alan ulaşmadan önce kayıtdışı adımları katılımcılar engellemek için tekerlekli sandalye, kullanarak zemin geçit.
  2. Adım 2.1 olduğu gibi aşırı zemin patika boyunca yürümeyi katılımcı talimat.
    1. Belirli bir yürüme hızını isterseniz, bireylerin yürüme hızı 25 temel çoğaltmak için talimat.
      2. Tamamen yıkama-etkiler çok yürüyüş zemin üzerinde dışarı için
    2. 6 m zemin geçit üzerinde 10-15 yürüyüş geçer gerçekleştirmek katılımcılar var insanlar onların temel koordinasyon için dönmek
      Not: Bu yeterli 26 , 27 ve tutarları olmak gösterilmiştir 27 30-kabaca adımlar. Zemin yürüyüş değil sürekli olarak kaydedildiyse (örneğin, birkaç geçer alınır kayıt alanı üzerinden), orada-ecek var olmak gibi katılımcı yavaşlatır, yer, sırayla her deneme, yürüyüş zemin üzerinde arasında analiz değil birkaç adım ve diğer yönde yürümeye başlıyor. Deneysel set-up yere yürüyüş için sürekli kayıt sağlayan sürece zemin sonrası adaptasyon (OG PA) denemeler üzerinde de-adaptasyon oranı dikkatli yorumlanmalıdır.

6. Sonrası adaptasyon-koşu bandı yürüyüş sırasında etkiler test

Not: adım 5, olduğu gibi bu adım isteğe bağlıdır ve çalışma hedefleri bağlıdır. Bir OG PA dönemi varsa, sonraki koşu sonrası adaptasyon dönemi solmuş 23 , 26 koşu bandı etkiler sonra zemin etkiler üzerinde varlığı için test edilmiştir , 27. OG PA dönem olsaydı, koşu sonrası adaptasyon dönemi koşu bandı etkiler değerlendirmek için kullanılabilir (ilk 1-5 adımlar sonrası adaptasyon) ve/veya koşu bandı de-uyum oranları 22 , 29 , 34.

    Uyum dönemin sonunda hiçbir OG PA olsaydı
  1. koşu bandı kısaca durdurup bağlı-kayışları ile yeniden başlatın. Eğer bir yere yürüme dönemi yer, katılımcıya geri sabit koşu bandı ve yeniden başlamak bağlı bantlar ile taşımak için tekerlekli sandalye kullanmak; tekerlekli sandalye kayıtlı değil adım sayısını en aza indirmek önemlidir. Sadece sonrası etkisi boyutunu ölçmek, kısa bir süre için bağlı-kemer yürüyüş kayıt için
    1. (örneğin, 30 s). Sürekli bağlı kemer en az tam wash-out sonrası etkileri sağlamak için 10 dk boyunca yürüyüş de-uyum oranları değerlendirmek amacıyla kaydetmek.
    2. Başı olarak yarattığı hipotezler sonrası adaptasyon dönemi sırasında bağlı-kayışları hızını ayarla, bağlı-bant hızı daha yavaş kemer split-kemer adaptasyon 25 sırasında uygun en büyük koşu bandı etkiler meydana gelir , 28. Adaptasyon 0.7 ve 1.4 m/s split-kemer hızlarda gerçekleştirilir, bağlı bant hızı 0.7 m/en büyük etkiler gözlemlemek için s ayarlayın.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Başlangıçta split-kemer koşu bandında yürüyüş büyük asimetriler interlimb koordineli olarak neden olur. 10-15 dk bir süre içinde birçok bu önlemlerin simetri yavaş yavaş geri yüklenir. Detaylı açıklamaları nasıl kinematik yürüyen parametreleri değişim Böl-kemer koşu bandı uyum kursu-si olmak be bitti yayınlanan başka bir yerde8,10. Bu kağıt interlimb koordinasyon iki önlemler üzerinde duruluyor: adım uzunluğu ve Çift Kişilik destek süresi. Adım uzunluğu ilk temas (Yani, topuk grev) (Yani, hareket yanal malleoli yer işaretleri izleme arasındaki mesafe) iki ayak arasında ön-arka mesafe olarak hesaplanır. Daha yavaş kemer bacağına iniyor yavaş adım uzunluğu hesaplanır; hızlı adım uzunluğu hızlı ayak topuk grev hesaplanır. Her ne kadar da yürüyüş10zamanlaması değişikliklerden etkilenebilir adım uzunluğu öncelikle interlimb koordinasyon, kayma bir ölçüsü olarak kabul edilir. Çift Kişilik destek süresi interlimb koordinasyon, her iki ayak yere temas olduğunda dönemi süresi olarak tanımlanan geçici ölçüsüdür; Çift Kişilik destek yavaş yavaş bacak duruş sonunda gerçekleşir ve hızlı Çift Kişilik destek hızlı bacak terminal duruşu. Çift Kişilik destek süresi adım döngüsü süresi yüzdesi olarak bildirilmektedir. Adım uzunluğu ve Çift Kişilik destek süresi için her bacak elde edilen değerler arasındaki farklar simetri yürüyen bir ölçüyü vermek (simetrik yürüyüş: fark = 0; asimetrik yürüyüş: fark ≠ 0). Bu iki ölçüm sonrası adaptasyon yürüyüş sırasında mutlak değerler topluca "sonrası etkisi genlikleri" denir.

Şekil 1 bir split-kemer koşu bandı iki katılımcılardan sonuçlar25deneme temsilcisi gösterir. Genç Yetişkin katılımcıların edildi (< 40 yaş) hiçbir nörolojik veya ortopedik yaralanmalar veya hastalıklar ile. Nasıl hızlı yürüme split-kemer koşu bandı etkiler farklı ortamlarda ifade etkiler test etmek için bu denemenin amacı oldu (Yani, koşu bandında yürüyüş ve zemin üzerinde yürüme). Deney dönemleri yürüyüş koşu bandı üzerinde ve farklı hızlarda (0.7 ve 1.4 m/s); yürüme zemin üzerinde temel ile başlayan Bu aynı yürüyüş hızları etkiler deneyde daha sonra test etmek için kullanılmıştır. Her iki katılımcı yakınındaki-simetrik ile yürüdü kayma (adım uzunluğu fark) ve temporal (Çift Kişilik destek fark) interlimb koordinasyon bu temel denemeler sırasında.

Daha sonra katılımcılar hızlı kuşak üzerinde baskın onların bacak ile split-kayışları üzerinde yürüdü (yavaş bant hızı: 0.7 m/s; hızlı bant hızı: 1,4 m/s). Split-kayışları, başlangıçta interlimb koordineli asimetriler indüklenen ama birkaç adımlar üzerinde temel simetri geri yüklemek için her iki katılımcı uyarlanmış. Split-kemer yürüyüş 10 dk, kemerleri durdu ve sonrası etkisi boyutu (Yani, catch denemeler) olarak aynı hızda çalışan her iki kemer ile yeniden başladı. Bunlar arasında 2 dk yeniden uyum nokta ile denemeler test koşu bandı etkiler 0.7 m/s ve 1.4 m/s (sipariş) randomize, yakalamak. Catch çalışmalarda her iki katılımcı, split-kemer koşu bandı tarafından adaptasyon döneminin başlangıcında indüklenen asimetri yönden asimetriler olarak ifade edilen etkiler gösterdi. Düşük hızda (0.7 m/s) test etkiler görünümündekilerden daha hızlı hızı (1.4 m/s) test, grubunda teyit edildi bir sonuç25,28inceliyor.

Son catch deneme katılımcılar split-kayışları için yeniden uyarlanmış ve sonra tekerlekli sandalyeye OG PA denemeler için geçit tarafından sevk. Grup atama bağlı olarak, onlar yavaş (0.7 m/s) veya hızlı yürümek istendi (1.4 m/s) hız. Her iki katılımcı etkiler (taban çizgisine göre yürüyüş asimetriler) OG PA çalışmalarda göstermiş olsa da, bu etkiler olanlar treadmill test, ne de onlar kadar çok hızlı yürüyüş tarafından etkilenmiş görünüyor mu büyük değildi. Katılımcı 1 zemin daha yavaş hızda üzerinden çıkan etkiler katılımcı 2 yere daha hızlı hızda üzerinden çıkan etkiler yaklaşık aynı boyutta vardı; Bu grup analizleri de yansıdı. Belirli bu deneyde, koşu sonrası adaptasyon denemeleri yapılmıştır çünkü koşu bandı etkiler Catch denemeler sırasında test hipotezler test etmek yeterli değil. Ancak, üzerinde test birçok deney etkiler koşu bandı etkiler23,26sınamak için koşu bandı için daha sonra dönüş zemin.

Figure 1
Şekil 1: deneysel paradigma (a) ve adım adım araziler Split-kemer adaptasyon (B). (a) deneysel paradigmada, dolu blok, açık yürüyüş koşu bandı (TM) belirtmek blokları göstermek aşırı zemin (OG) yürüyüş. Sonları koşu bandı bloklar arasında koşu bandı kısa bir süre durduruldu ve kemer hızları yeniden yapılandırmak için yeniden gösterilir. "S", alt simge tarafından belirtilen yavaş denemeler 0.7 m/s yapılmıştır; hızlı denemeler ("F") 1.4 m/s vardı. Hızları yavaş ve split-kemer denemeler (SB) sırasında hızlı kemeri 0,7 1.4 m/s, idi. 10 s bağlı-kemer yakalamak denemeler yavaş (CS) ve hızlı (CF) hızları rastgele adaptasyon sonuna yakın emredildi. Tüm katılımcılar, bu noktada onlar rasgele bir yavaş veya hızlı aşırı Kara yürüyen gruba atanmış deney sonrası adaptasyon aşaması erişene dek özdeş bir paradigma deneyimli. (b) Tek Kişilik değişiklikleri ve katılımcı adım adım araziler içinde adım uzunluğu fark (üst) ve çift destek fark (altta). Başvuru için mükemmel simetri yatay eksen 0 ile gösterilir. Renk kodlamasını o içinde (a) karşılık gelir. Hamzey ve ark. 25 Springer izniyle. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Çok sayıda çalışmalar şimdi insanlar simetri interlimb koordinasyon parametreleri adım uzunluğu ve Çift Kişilik destek süresi gibi geri yükleyebilmek için yürüyüş koordinasyon bir split-kemer koşu bandı üzerinde uyum göstermiştir. Geri yüklenen aşağıdaki Böl kemer yürüyüş doğal yürüme koşulların olması durumunda, katılımcılar için normal yürüme koordinasyonu döndürmek için olmak zorunda etkiler için önde gelen adapte yürüyüş deseni kullanılarak unutmadım devam. Araştırmacılar bu yeni yürüyen desen öğrenmek ve bu öğrenme diğer yürüyen ortamlar ve görevlere genelleştirmek için yeteneği ölçmek için öncelikle adaptasyon oranı ve sonrası etkisi genlik kullanın. Bu değişiklikler uyum oranları ve sonrası etkisi genlik doğru yorumlama deneysel tasarım ve bu önlemlerin etkileyebilecek diğer faktörler göz önünde dikkatli yapışma anahtarına adımlar gerektirir. Biz bu konuları vurgulamak aşağıdaki bölümlerde, farklı yükseklikte katılımcılar için ölçekleme koşu bandı hız tartışmak ve nasıl bu teknik daha geniş motor öğrenme alanına uygun tartışmak.

Protokol içindeki kritik adımlar

Temsilcisi sonuçları25,28 yılında açıklanan çalışma yürüme hızı bir split-kemer uyum Protokolü nörolojik sağlam bireylerde geliştirirken dikkate alınarak önemini vurgular. Onlar bağlı kemer adaptasyon25,28sırasında yavaş kemer hız için eşleşen üzerinde test edilirken şekil 1' de gösterildiği gibi koşu bandı etkiler en büyük ağlardır. Bu nedenle, öyle ki koşu bandı temel koordinasyon ve etkiler daha yavaş kemer aynı hızda adaptasyon sırasında test edilebilir split-kemer protokolleri tasarlanmış olması önerilir. Ayrıca kemerleri onların son hız % 80'i çok küçük hız farklılıkları beri ulaştıktan sonra (0,2 m/s) koşu sonrası etkisi boyutu28etkileyebilir sadece müfettişler sonrası etkisi çözümlemesi'ni başlatmak öneririz. İlginçtir, zemin yürüme sırasında test etkiler olarak hız koşu bandı etkiler25olarak yürüyüş için duyarlı değildir. Bu nedenle, tam seçin ve zemin sonrası etkisi denemeler genç, nörolojik sağlam erişkinlerde üzerinde sırasında olduğundan daha koşu sonrası etkisi denemeler sırasında yürüme hızını kontrol daha önemlidir.

Yürüyüş hızı kontrol ek olarak, en şık ve diğer etkinliklerin test odasında split-kemer adaptasyon deneyler sırasında en aza indirmek önemlidir. Bu öneri split-kemer yürüyüş sırasında bir televizyon programı izlerken rahatsız edici olmayan koşullar hem de göre uyum oranları yavaşladı sağlıklı gösterilen araştırmaya dayalı genç (< 30 yıl)34 ve büyük (> 50 yıl)33 yetişkin. Dinlenme tatili Protokolü birleşmeyle da adaptasyon etkileyebilir - son iş "yetişkinler 30 yaşından küçük ise Yetişkin 50 yaşından fazla split-kemer yürüme denemeleri arasında oturan 5 dk dinlenme sırasında adapte desen tatili unutun" göstermiştir değil33. Sonları split-kemer koşu bandı iletişim kuralı sırasında oluşursa, saatini ve süresini her sonu olmalı belgelenen ve özellikle çalışma örnek dışında sağlıklı genç yetişkin bireyler varsa muhtemelen bir faktör analizi, olarak kabul. Eğer katılımcılar sonları (örneğin, küçük çocuklar veya nüfus yorgunluk için duyarlı) gerekir tahmin edilmektedir, standart sonları tüm katılımcılar35için çalışma Protokolü içine entegre.

Değişiklikler ve sorun giderme

Split-kemer koşu bandı protokolünün parçası olarak düşünülebilir hızları yürüyüş büyük bir dizi bulunmaktadır. Pek çok araştırmacı tam sayı oranları split-bant hızı (örneğin, 2:1, 3:1, 4:1 farklılıklar) için tercih ederken, neden diğer oranları kullanılan (örneğin, Yang vd gibi olamazdı hiçbir sebep yoktur 31). buna ek olarak, aynı koşu bandı hızlandırır herkes için geçerli protokol kullanır iken (tüm yetişkin; rasgele farklı gruplara atanan), koşu bandı hızları için test edilen kişi boyutunu ayarlamak gerekli olabilir. İçinde Örneğin, vd Vasudevan 35, split-kemer adaptasyon yaş 3-40 yaş arasında değişen insanlar arasında karşılaştırıldığında; açıkça bu örnek bacak uzunluğu büyük farklılıklar vardı. Bunu dikkate koşu bandı hızları bacak uzunluğuna göre ölçekli. Ayak uzunluk 1,0 m olsaydı, split-kemer koşu bandı hızları 1.0:2.0 m/s için ayarlanmış. Ayak uzunluk 0,35 m olsaydı, split-kemer koşu bandı hızları 0.35:0.7 m/s için ayarlanmış. Bu yaklaşım tüm katılımcılar için yönetilebilir split-kemer hızları yol açtı ve split-kemer tarafından indüklenen ilk asimetri yaş grupları arasında karşılaştırılabilir. Bu kağıt yayımlanmasından bu yana, bizim grup Froude sayı36 farklı yükseklikte37katılımcılar arasında koşu bandı hız normale da kullanılmış. Froude sayısı kişilerde farklı bacak uzunlukları ve farklı yük koşulları altında yürüyen sarkaç gibi hareket normalleştirmek için kullanılan boyutsuz bir parametredir. Bu ilişkinin hız yürüyüş bacak uzunluğu kare köküne orantılı öngörülüyor. Bu nedenle, daha iyi bir yaklaşım hızı ile bacak uzunluğu ve değil mutlak bacak uzunluğu kare kökünü ölçeklemek için gelecekte olabilir. Mutlak koşu bandı hızları split-kemer koşu bandı iletişim kuralları'nda çeşitli olabilir iken, katılımcılar arasında tutarlı split-bant hızı oranı korumak öneririz.

Şu ana kadar bu tartışmada üç faktör split-kemer deney tasarlama birincil konuları vurgulanır: hız, oyalama ve sonları yürüyüş. Ancak, bu kapsamlı bir liste değildir. Bazıları zaten uyum ve/veya ek veya duyusal uyaranlara26,38,39 yoksunluğu gibi etkiler, etkilemeye gösterilmiş sayısız mümkün Protokolü değişiklikleri ,40, koşu bandı kemeri adaptasyon34,41sırasında split-kemer denemeler27, pratik yapısı29ve sağlayan geribildirim başında ivme oranı. Split-kemer yürüyüş takip etkiler çok sağlam ve çok sayıda çalışma (örneğin 8,24,25,26,27, çoğaltılan 28,29 , 35). bu protokol içinde güçlü etkiler yol açmaz, olası nedenler serebellar hasar veya gelişmemişlik21,35,42, yetersiz uyum hızı oranları, ya da yanlış seçim içerir (bkz: Tartışma bölümünde (a) ve 25,28) etkiler sınamak için bağlı-kemer hızları.

Bu teknik sınırlamaları

Split-kemer koşu bandı bir tür Lokomotor öğrenme yeteneğini değerlendirir kabul etmek önemlidir. Özellikle, Martin ve ark. terminoloji kullanarak tanımlanan Lokomotor adaptasyon değerlendirir 9 yanıt içeriği veya ortamı (örneğin, split-kemer koşu bandı) perturbing bir roman olarak iyi öğrenilen bir hareket (yürüyüşörneğin,) değiştirme kademeli, deneme-yanılma süreci olarak. Başka bir deyişle, Lokomotor adaptasyon motor beceri öğrenme bir bileşeni olarak kabul edilebilir, ama aynı zamanda yeni bir hareket öğrenmek için çeşitli mekanizmalar vardır.

Benzer şekilde, Lokomotor adaptasyon yürüyüş kinematik8,10, Kinetik11,12,13,14 değerlendirilmesi de dahil olmak üzere ölçmek için çeşitli yolları vardır , Elektromiyografi6,15,16ve algı yürüyüş asimetri7,17,18,19. Yukarıdaki Protokolü adım uzunluğu ve Çift Kişilik destek süresi, tartışılması için sınırlı olduğu bu önlemlerin en özel Hamzey ve ark. ' bizim araştırma soru ele 25 ile ilgili adım adım olarak Lokomotor adaptasyon kayma ve temporal genelleme. Her ölçü birimi Lokomotor uyum ile kapsamlı bir tartışma bu yazının kapsamı dışındadır olmakla birlikte, alternatif split-kemer koşu bandı protokolleri ve sonuç ölçümleri geniş bir yelpazesi var, her biri benzersiz hipotezler değerlendirmek için kullanılabilir.

Başka bir split-kemer koşu bandı yürüyüş uyum (örneğin, adım uzunluğu) birçok sık kullanılan önlemler ayrı zaman noktalarda (örneğin, topuk grev) yakalanır kısıtlamasıdır. Ancak, sürekli bir hareket yürüyor ve adaptasyon yürürken oluşur devam eden bir süreçtir. Pek çok yöntem sayısal uyum böylece sürekli bir süreç ayrık zaman puan aşağı azaltmak. Bu adaptasyon zaman tabii bir anahtar değişken nerede sayısal modelleme bir endişe olabilir (adaptasyon verilerin sayısal modelleme hakkında detaylı bilgi için (e) tartışma bölümüne bakın).

Mevcut/alternatif yöntemleri ile ilgili olarak teknik önemi

Bu çalışmada Lokomotor adaptasyon ve öğrenme için hangi yöntemi tek değil iken (örneğin, Ayrıca bkz: 43,44,45,46,47, 48,49,50), split-kemer koşu bandı paradigma birçok güçlü vardır. İlk olarak, split-kemer koşu bandı çoğu insan için roman ve ekran insanlara son Böl-kemer koşu bandı deneyimi için kolaydır. Bu gerçekten yeni bir pertürbasyon açma, bacak ağırlık ölçme aksine, adaptasyon çalışması sağlar veya engellerin üzerinden atlama, hangi en olgun, karasal, ayaklı hayvanlar daha önce yaşamış. İkinci olarak, hiçbir talimat, yani çok küçük çocuklar31,35,42 gerektirir ve insanları sınırlı gönüllü motor ile (örneğin, kontur veya beyin yaralanması sonra)23, kontrol 51 , 52 bu görevi gerçekleştirmeye devam edebilir. Aslında, asimetrik yürüyüş kontur takip insanlarla tekrarlanan split-kemer koşu bandı53eğitim takip koordinasyon yürüyüş bile deneyim uzun vadeli faydalar olabilir. Özetle, split-kemer koşu bandı farklı Lokomotor deneyimleri ile birçok farklı nüfus arasında Lokomotor uyum eğitim için güçlü bir teknik sunar ve hatta bir terapötik yarar bazı imkanı sunuyor.

Gelecekteki uygulamalar veya bu teknik mastering yönü

Split-kemer koşu bandı uyum Protokolü bölümünde ortaya çıkan bazı noktalar da dahil olmak üzere, etkileyen faktörler hakkında çözülmemiş kalır birçok soru vardır. Örneğin, kol hareketi (doğal olarak barlar salıncak kolları karşı tutunarakörneğin,) türünü etkileri ve bacak egemenlik etkileri Lokomotor uyum değil henüz iyice araştırdı (her ne kadar 54bakın). Hesaplamalı iş büyüyen vücut Lokomotor adaptasyon10,55,56,57süreçleri modellemek başladı, Ayrıca, bu alan soruşturma hala az gelişmiş iken üst ekstremite veya göz hareketi (örneğin, saccade) adaptasyonu ile karşılaştırıldığında sayısal modelleme. Bu eşitsizlik iki bacaklarda, birden fazla eklem, içerir ve Postür denetim ve istikrar ile ilgili diğer sistemleri yürütmektedir çünkü kısmen ulaşan veya göz saccades, daha daha karmaşık bir hareket olması nedeniyle yürüyor. Veri yürüyüş modelleme artan zorluk ulaşan ise sürekli bir hareket yürüyor ve saccades ayrı hareketlerin nedeni aslında bu da. İlk ulaşmak veya göz hareketi adaptasyon blok katılımcının ilk tepki görevin değiştirilen sensorimotor parametrelerine göstergesidir. Buna ek olarak, sadece koşu bandı hedef hızı % 80'i ulaştı sonra uyum yürüyüş için ilk veri noktası elde edilir. Koşu bandı hız alır iken, önce bile veri toplama başlatılır bacaklar kemer göreli hızı hakkında bilgi toplanıyor. Böylece, ilk veri noktası adaptasyon yürüme kaydedilir zaman, kişi zaten uyum görev hakkında bilgi elde etti. Ne kadar hızlı insanlar yürüyüş koordinasyon bu bilgilere bağlı olarak ayarlayabilirsiniz, adaptasyon süreçlerini ilk analyzable adımları önce meydana olabilir. Bu tekrarlanan Etkilenmeler29 ve farklı katılımcı grupları52başlangıç noktası her zaman aynı olmadığı için modelleme işlemini zorluk eklemek, değiştirmek için split-kayışları için ilk tepki neden olur. Yine de, bazı çok ilginç Hesaplamalı işler ortaya çıkmaya başladısınıf sup "xref" = > büyük olasılıkla alan zenginleştirmek ve nasıl insanlar gelecekte split-kemer koşu bandı protokolü farklı varyasyonlarını yanıtlar hakkında predictions oluşturmak 10,55,56,57,.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar ifşa gerek yok.

Acknowledgments

Bu eser bir Amerikan Kalp Derneği bilim adamı kalkınma hibe (#12SDG12200001) E. Vasudevan tarafından finanse edilmektedir. R. Hamzey'nın geçerli eğilimleri olduğunu Makine Mühendisliği Bölümü, Boston Üniversitesi, Boston, MA, ABD. E. Kirk ün geçerli eğilimleri fizik tedavi MGH Enstitüsü sağlık meslek bölümü var.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Split-belt treadmill Woodway
Codamotion CX1 Charmwood Dynamics, Ltd, Leicestershire, UK

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kulagin, A. S., Shik, M. L. Interaction of symmetric extremities during controlled locomotion. Biofizika. 15 (1), 164-170 (1970).
  2. Halbertsma, J. M. The stride cycle of the cat: the modelling of locomotion by computerized analysis of automatic recordings. Acta Physiol Scand Suppl. 521, 1-75 (1983).
  3. Forssberg, H., Grillner, S., Halbertsma, J., Rossignol, S. The locomotion of the low spinal cat. II. Interlimb coordination. Acta Physiol Scand. 108 (3), 283-295 (1980).
  4. Foth, E., Bassler, U. Leg movements of stick insects walking with five legs on a treadwheel and with one leg on a motor-driven belt. II. Leg coordination when step-frequencies differ from leg to leg. Biol Cybern. 51 (5), 319-324 (1985).
  5. Thelen, E., Ulrich, B. D., Niles, D. Bilateral coordination in human infants: stepping on a split-belt treadmill. J Exp Psychol Hum Percept Perform. 13 (3), 405-410 (1987).
  6. Dietz, V., Zijlstra, W., Duysens, J. Human neuronal interlimb coordination during split-belt locomotion. Exp Brain Res. 101 (3), 513-520 (1994).
  7. Jensen, L., Prokop, T., Dietz, V. Adaptational effects during human split-belt walking: influence of afferent input. Exp Brain Res. 118 (1), 126-130 (1998).
  8. Reisman, D. S., Block, H. J., Bastian, A. J. Interlimb coordination during locomotion: what can be adapted and stored? J Neurophysiol. 94 (4), 2403-2415 (2005).
  9. Martin, T. A., Keating, J. G., Goodkin, H. P., Bastian, A. J., Thach, W. T. Throwing while looking through prisms. II. Specificity and storage of multiple gaze-throw calibrations. Brain. 119 (Pt 4), 1199-1211 (1996).
  10. Malone, L. A., Bastian, A. J., Torres-Oviedo, G. How does the motor system correct for errors in time and space during locomotor adaptation? J Neurophysiol. 108 (2), 672-683 (2012).
  11. Lauziere, S., et al. Plantarflexion moment is a contributor to step length after-effect following walking on a split-belt treadmill in individuals with stroke and healthy individuals. J Rehabil Med. 46 (9), 849-857 (2014).
  12. Mawase, F., Haizler, T., Bar-Haim, S., Karniel, A. Kinetic adaptation during locomotion on a split-belt treadmill. J Neurophysiol. 109 (8), 2216-2227 (2013).
  13. Ogawa, T., Kawashima, N., Obata, H., Kanosue, K., Nakazawa, K. Distinct motor strategies underlying split-belt adaptation in human walking and running. PLoS One. 10 (3), e0121951 (2015).
  14. Roemmich, R. T., Hack, N., Akbar, U., Hass, C. J. Effects of dopaminergic therapy on locomotor adaptation and adaptive learning in persons with Parkinson's disease. Behav Brain Res. 268, 31-39 (2014).
  15. Betschart, M., Lauziere, S., Mieville, C., McFadyen, B. J., Nadeau, S. Changes in lower limb muscle activity after walking on a split-belt treadmill in individuals post-stroke. J Electromyogr Kinesiol. 32, 93-100 (2017).
  16. Maclellan, M. J., et al. Muscle activation patterns are bilaterally linked during split-belt treadmill walking in humans. J Neurophysiol. 111 (8), 1541-1552 (2014).
  17. Hoogkamer, W., et al. Gait asymmetry during early split-belt walking is related to perception of belt speed difference. J Neurophysiol. 114 (3), 1705-1712 (2015).
  18. Vazquez, A., Statton, M. A., Busgang, S. A., Bastian, A. J. Split-belt walking adaptation recalibrates sensorimotor estimates of leg speed but not position or force. J Neurophysiol. 114 (6), 3255-3267 (2015).
  19. Wutzke, C. J., Faldowski, R. A., Lewek, M. D. Individuals Poststroke Do Not Perceive Their Spatiotemporal Gait Asymmetries as Abnormal. Phys Ther. 95 (9), 1244-1253 (2015).
  20. Jayaram, G., Galea, J. M., Bastian, A. J., Celnik, P. Human locomotor adaptive learning is proportional to depression of cerebellar excitability. Cereb Cortex. 21 (8), 1901-1909 (2011).
  21. Morton, S. M., Bastian, A. J. Cerebellar contributions to locomotor adaptations during splitbelt treadmill walking. J Neurosci. 26 (36), 9107-9116 (2006).
  22. Jayaram, G., et al. Modulating locomotor adaptation with cerebellar stimulation. J Neurophysiol. 107 (11), 2950-2957 (2012).
  23. Reisman, D. S., Wityk, R., Silver, K., Bastian, A. J. Split-belt treadmill adaptation transfers to overground walking in persons poststroke. Neurorehabil Neural Repair. 23 (7), 735-744 (2009).
  24. Choi, J. T., Bastian, A. J. Adaptation reveals independent control networks for human walking. Nat Neurosci. 10 (8), 1055-1062 (2007).
  25. Hamzey, R. J., Kirk, E. M., Vasudevan, E. V. Gait speed influences aftereffect size following locomotor adaptation, but only in certain environments. Exp Brain Res. 234 (6), 1479-1490 (2016).
  26. Torres-Oviedo, G., Bastian, A. J. Seeing is believing: effects of visual contextual cues on learning and transfer of locomotor adaptation. J Neurosci. 30 (50), 17015-17022 (2010).
  27. Torres-Oviedo, G., Bastian, A. J. Natural error patterns enable transfer of motor learning to novel contexts. J Neurophysiol. 107 (1), 346-356 (2012).
  28. Vasudevan, E. V., Bastian, A. J. Split-belt treadmill adaptation shows different functional networks for fast and slow human walking. J Neurophysiol. 103 (1), 183-191 (2010).
  29. Malone, L. A., Vasudevan, E. V., Bastian, A. J. Motor adaptation training for faster relearning. J Neurosci. 31 (42), 15136-15143 (2011).
  30. Musselman, K. E., Roemmich, R. T., Garrett, B., Bastian, A. J. Motor learning in childhood reveals distinct mechanisms for memory retention and re-learning. Learn Mem. 23 (5), 229-237 (2016).
  31. Yang, J. F., Lamont, E. V., Pang, M. Y. Split-belt treadmill stepping in infants suggests autonomous pattern generators for the left and right leg in humans. J Neurosci. 25 (29), 6869-6876 (2005).
  32. Roemmich, R. T., Bastian, A. J. Two ways to save a newly learned motor pattern. J Neurophysiol. 113 (10), 3519-3530 (2015).
  33. Malone, L. A., Bastian, A. J. Age-related forgetting in locomotor adaptation. Neurobiol Learn Mem. 128, 1-6 (2016).
  34. Malone, L. A., Bastian, A. J. Thinking about walking: effects of conscious correction versus distraction on locomotor adaptation. J Neurophysiol. 103 (4), 1954-1962 (2010).
  35. Vasudevan, E. V., Torres-Oviedo, G., Morton, S. M., Yang, J. F., Bastian, A. J. Younger is not always better: development of locomotor adaptation from childhood to adulthood. J Neurosci. 31 (8), 3055-3065 (2011).
  36. Alexander, R. M. Optimization and gaits in the locomotion of vertebrates. Physiol Rev. 69 (4), 1199-1227 (1989).
  37. Vasudevan, E. V., Patrick, S. K., Yang, J. F. Gait Transitions in Human Infants: Coping with Extremes of Treadmill Speed. PLoS One. 11 (2), e0148124 (2016).
  38. Eikema, D. J., et al. Optic flow improves adaptability of spatiotemporal characteristics during split-belt locomotor adaptation with tactile stimulation. Exp Brain Res. 234 (2), 511-522 (2016).
  39. Mukherjee, M., et al. Plantar tactile perturbations enhance transfer of split-belt locomotor adaptation. Exp Brain Res. 233 (10), 3005-3012 (2015).
  40. Finley, J. M., Statton, M. A., Bastian, A. J. A novel optic flow pattern speeds split-belt locomotor adaptation. J Neurophysiol. 111 (5), 969-976 (2014).
  41. Long, A. W., Roemmich, R. T., Bastian, A. J. Blocking trial-by-trial error correction does not interfere with motor learning in human walking. J Neurophysiol. 115 (5), 2341-2348 (2016).
  42. Musselman, K. E., Patrick, S. K., Vasudevan, E. V., Bastian, A. J., Yang, J. F. Unique characteristics of motor adaptation during walking in young children. J Neurophysiol. 105 (5), 2195-2203 (2011).
  43. Gordon, C. R., Fletcher, W. A., Melvill Jones, G., Block, E. W. Adaptive plasticity in the control of locomotor trajectory. Exp Brain Res. 102 (3), 540-545 (1995).
  44. Savin, D. N., Tseng, S. C., Morton, S. M. Bilateral adaptation during locomotion following a unilaterally applied resistance to swing in nondisabled adults. J Neurophysiol. 104 (6), 3600-3611 (2010).
  45. Lam, T., Wirz, M., Lunenburger, L., Dietz, V. Swing phase resistance enhances flexor muscle activity during treadmill locomotion in incomplete spinal cord injury. Neurorehabil Neural Repair. 22 (5), 438-446 (2008).
  46. Yen, S. C., Schmit, B. D., Wu, M. Using swing resistance and assistance to improve gait symmetry in individuals post-stroke. Hum Mov Sci. 42, 212-224 (2015).
  47. Lam, T., Anderschitz, M., Dietz, V. Contribution of feedback and feedforward strategies to locomotor adaptations. J Neurophysiol. 95 (2), 766-773 (2006).
  48. Handzic, I., Barno, E. M., Vasudevan, E. V., Reed, K. B. Design and Pilot Study of a Gait Enhancing Mobile Shoe. Paladyn. 2 (4), (2011).
  49. Haddad, J. M., van Emmerik, R. E., Whittlesey, S. N., Hamill, J. Adaptations in interlimb and intralimb coordination to asymmetrical loading in human walking. Gait Posture. 23 (4), 429-434 (2006).
  50. Noble, J. W., Prentice, S. D. Adaptation to unilateral change in lower limb mechanical properties during human walking. Exp Brain Res. 169 (4), 482-495 (2006).
  51. Choi, J. T., Vining, E. P., Reisman, D. S., Bastian, A. J. Walking flexibility after hemispherectomy: split-belt treadmill adaptation and feedback control. Brain. 132 (Pt 3), 722-733 (2009).
  52. Vasudevan, E. V., Glass, R. N., Packel, A. T. Effects of traumatic brain injury on locomotor adaptation. J Neurol Phys Ther. 38 (3), 172-182 (2014).
  53. Reisman, D. S., McLean, H., Keller, J., Danks, K. A., Bastian, A. J. Repeated split-belt treadmill training improves poststroke step length asymmetry. Neurorehabil Neural Repair. 27 (5), 460-468 (2013).
  54. MacLellan, M. J., Qaderdan, K., Koehestanie, P., Duysens, J., McFadyen, B. J. Arm movements during split-belt walking reveal predominant patterns of interlimb coupling. Hum Mov Sci. 32 (1), 79-90 (2013).
  55. Finley, J. M., Long, A., Bastian, A. J., Torres-Oviedo, G. Spatial and Temporal Control Contribute to Step Length Asymmetry During Split-Belt Adaptation and Hemiparetic Gait. Neurorehabil Neural Repair. 29 (8), 786-795 (2015).
  56. Roemmich, R. T., Long, A. W., Bastian, A. J. Seeing the Errors You Feel Enhances Locomotor Performance but Not Learning. Curr Biol. 26 (20), 2707-2716 (2016).
  57. Mawase, F., Shmuelof, L., Bar-Haim, S., Karniel, A. Savings in locomotor adaptation explained by changes in learning parameters following initial adaptation. J Neurophysiol. 111 (7), 1444-1454 (2014).

Tags

Davranış sorunu 126 hareket motor adaptasyon motor öğrenme motor bellek interlimb koordinasyon genelleme yürüyüş yürüyüş split-kemer koşu bandı
Split-kemer koşu bandı kullanarak genelleme insan Lokomotor uyum değerlendir
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Vasudevan, E. V. L., Hamzey, R. J.,… More

Vasudevan, E. V. L., Hamzey, R. J., Kirk, E. M. Using a Split-belt Treadmill to Evaluate Generalization of Human Locomotor Adaptation. J. Vis. Exp. (126), e55424, doi:10.3791/55424 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter