Summary
Este protocolo descreve como usar análise de vídeo frame-por-frame para quantificar os movimentos de alcance de compreender idiossincráticos em seres humanos. Uma análise comparativa de atingindo em avistado contra enxergar adultos saudáveis é usado para demonstrar a técnica, mas o método também pode ser aplicado ao estudo de populações clínicas e de desenvolvimento.
Abstract
Preensão, o ato de alcançar para agarrar um objeto, é central para a experiência humana. Usamos para nos alimentar, nos noivo e manipular objetos e ferramentas em nosso ambiente. Tais comportamentos são prejudicados por muitas desordens sensório-motor, no entanto, nossa compreensão atual do seu controle neural está longe de ser completa. As tecnologias atuais para investigar os movimentos de alcance de compreender humanos muitas vezes utilizam sistemas que podem ser caro, exigem a fixação de marcadores ou sensores nas mãos, impedem o movimento natural e feedback sensorial e fornecer cinemática de rastreamento de movimento saída que pode ser difíceis de interpretar. Enquanto geralmente eficaz para estudar os movimentos estereotipados de alcance de compreender de adultos saudáveis avistados, muitas dessas tecnologias enfrentam limitações adicionais ao tentar estudar os movimentos imprevisíveis e idiossincráticos do alcance de compreender de lactentes jovens, adultos enxergar e pacientes com doenças neurológicas. Assim, apresentamos um protocolo novo, barato e altamente confiável ainda flexível para quantificar a estrutura temporal e cinemática de movimentos de alcance de compreender idiossincráticos em seres humanos. Câmeras de vídeo de alta velocidade de captura de várias exibições do movimento de alcance de compreender. Análise de vídeo frame-por-frame é usado para documentar o sincronismo e a magnitude de eventos comportamentais pré-definidas tais como o início do movimento, coleção, altura máxima, abertura de pico, primeiro contato e compreensão final. A estrutura temporal do movimento é reconstruída, documentando o número do quadro relativo de cada evento, enquanto a estrutura cinemática da mão é quantificada usando a função de governante ou medida em software de edição de foto para calibrar 2 dimensional linear distâncias entre duas partes do corpo ou entre uma parte do corpo e o alvo. Análise de vídeo frame-por-frame pode fornecer uma descrição quantitativa e abrangente dos movimentos de alcance de compreender idiossincráticos e permitirá que os investigadores expandir sua área de investigação para incluir uma maior variedade de naturalista preênsil comportamentos, guiados por uma ampla variedade de modalidades sensoriais, em populações saudáveis e clínicas.
Introduction
Preensão, o ato de alcançar para agarrar um objeto, é usado para muitas funções diárias incluindo adquirir itens de comida para comer, aliciamento, manipulando objetos, empunhando ferramentas e se comunicando através de gestos e escrita a palavra. A teoria mais proeminente respeitantes ao controlo Neurocomportamentais de preensão, o Dual Channel Visuomotor teoria1,2,3,4, propõe essa preensão consiste em dois movimentos - um alcance que transporta a mão para a localização do alvo e uma compreensão que abre, formas e fecha a mão para o tamanho e a forma do alvo. Os dois movimentos são mediados por vias neurais dissociável mas interagindo de visual para o córtex motor através do lobo parietal1,2,3,4. Suporte comportamental para a teoria de Dual Channel Visuomotor tem sido ambígua, em grande parte devido ao fato de que o movimento alcance de compreender aparece como um simples ato sem costura e desenrola-se com pouco esforço consciente. Não obstante, preensão quase sempre é estudado no contexto da preensão visualmente orientada, em que um participante saudável atinge para agarrar um objeto alvo visível. Nestas circunstâncias, a ação aparecem como um único movimento que se desenrola de forma estereotipada e previsível. Antes do aparecimento do alcance dos olhos se fixam no alvo. Como o braço estende os dígitos abrir, preshape para o tamanho do objeto e posteriormente começarem a fechar. Os olhos desencaixem do alvo apenas antes do contato com alvo e aperto final do alvo segue quase imediatamente depois5. Quando a visão é removido, no entanto, a estrutura do movimento é fundamentalmente diferente. O movimento dissocia-se em seus componentes constituintes, tais que uma mão aberto alcance primeiro é usado para localizar o alvo tocando isso e então háptica cues associados contato guia de destino moldar e fechamento da mão para agarrar a6.
Quantificação do movimento de alcance de compreender mais frequentemente é conseguida usando um sistema de rastreamento de movimento tridimensional (3D) 3. Estes podem incluir sistemas de rastreamento infravermelho, eletromagnéticos, monitoramento de sistemas, ou sistemas de controle baseados em vídeo. Embora tais sistemas são eficazes para a aquisição de medidas cinemáticas de preensão em participantes adultos saudáveis, realizando movimentos estereotipados de alcance de compreender para objetos alvo visível, eles têm uma série de inconvenientes. Além de ser muito caro, estes sistemas exigem a fixação de sensores ou marcadores para o braço, mão e dígitos do participante. Estes geralmente são ligados usando fita adesiva médica, que pode impedir o feedback tátil da mão, alterar o comportamento motor natural e distrair os participantes7. Como esses sistemas geralmente produzem saída numérica relacionada com diferentes variáveis cinemáticas como aceleração, desaceleração e velocidade eles também não são ideais para investigar como a mão entra em contato com o alvo. Quando usando esses sistemas, sensores adicionais ou equipamentos são necessários para determinar qual parte da mão faz contato com o alvo, onde o alvo contato ocorre, e como a configuração da mão pode ser alterado em ordem para manipular o destino. Além disso, sistemas de rastreamento infravermelho, que são os mais comumente empregados, requerem o uso de uma câmara especializada para controlar a localização dos marcadores na mão no espaço 3D6. Isto requer uma linha direta de visão entre a câmera e os sensores na mão. Como tal, qualquer idiossincrasias do movimento são propensos a obscurecer esta linha de visão e resultar em perda de dados críticos de cinemáticas. Há, no entanto, um grande número de instâncias em que idiossincrasias no movimento de alcance de compreender são na verdade a norma. Estes incluem durante o desenvolvimento precoce quando crianças estão aprendendo a alcançar e agarrar para objetos; Quando o objeto de destino não é visível e tátil pistas devem ser usadas para orientar o alcance e a compreensão; Quando o objeto de destino é uma forma estranha ou textura; e quando o participante apresenta-se com qualquer um de uma variedade de distúrbios sensório-motor, como um acidente vascular cerebral, doença de Huntington, doença de Parkinson, Paralisia Cerebral, etc. em todos estes casos, o movimento de alcance de compreender não é nem previsível, nem estereotipada, nem é necessariamente guiada pela visão. Consequentemente, a capacidade de movimento 3D sistemas de rastreamento confiável quantificar a estrutura temporal e cinemática destes movimentos pode ser severamente limitada devido a interrupções em feedback sensorial da mão, mudanças no comportamento motor natural, perda de dados, e/ou dificuldades de interpretar a saída de cinemática idiossincrática destes dispositivos.
O presente trabalho descreve uma técnica nova para quantificação dos movimentos de alcance de compreender idiossincráticos em diversas populações humanas que é acessível, não impede o feedback sensorial da mão ou comportamento motor natural e é confiável, mas pode ser flexìvel modificados para atender a uma variedade de paradigmas experimentais. A técnica envolve o uso de múltiplas câmeras de vídeo de alta velocidade para gravar o movimento de múltiplos ângulos de alcance de compreender. O vídeo é então analisado off-line, progredindo através de quadros de vídeo um de cada vez e usando a inspeção visual para eventos documento chave comportamental que, juntos, fornecem uma descrição quantificada da organização temporal e cinemática do alcance de compreender movimento. O presente trabalho descreve uma análise comparativa de visualmente - contra movimentos de alcance de compreender nonvisually guiadas em adultos humanos saudáveis6,8,9,10 , a fim de demonstrar a eficácia da técnica; no entanto, versões modificadas da técnica também utilizámos para quantificar as ações de alcance de compreender de bebês humanos11 e primatas não-humanos12. Os resultados abrangentes da frame-por-frame vídeo análise destes estudos estão entre as primeiras para fornecer evidência comportamental para apoiar a teoria de Dual Channel Visuomotor de preensão.
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Protocol
Todos os procedimentos envolvendo participantes humanos foram aprovados pelo Comitê humana de pesquisa assuntos de Universidade de Lethbridge e ética em pesquisa da Thompson Rivers University para a placa de assuntos humanos.
1. os participantes
- Obter o consentimento informado dos adultos que têm visão normal ou corrigida-para-normal e estão de boa saúde, sem história de distúrbios neurológicos ou sensório-motor (a menos que o objetivo é investigar uma população clínica particular).
2. experimental Setup
- Selecione os mirtilos, bolas de filhós e fatias de laranja para servir como atingir metas. Medir um subconjunto de dez de cada um dos alvos através de seu eixo mais longo para determinar o comprimento de cada destino.
Nota: Utilize alvos que são uniformes em tamanho e forma. O tamanho médio dos destinos de mirtilo foi 12.41 ± 0,33 mm, o tamanho médio dos alvos bola donut 28.82 ± 1,67 mm e o tamanho médio dos alvos fatia de laranja foi 60.53 ± 0,83 mm. - Determine o número de julgamento e ordem para o experimento. Informe os participantes que eles irão ser completando um total de 60 atingindo ensaios separados em 4 blocos (2 quadras na condição de visão) e a 2 quarteirões da visão não com cada bloco composto por 15 atingindo ensaios (5 repetições para cada um dos objetos de 3 destino). Informe o participante que para cada bloco de objetos de destino serão apresentados em uma ordem aleatória, conforme determinado por um gerador de números aleatórios. Certifique-se de que a ordem de apresentação do bloco é contrabalançada pela participantes.
- Assento do participante em uma cadeira sem braços fixo em um quarto quieto, bem iluminado e livre de distrações. Diga o participante a sentar-se reto na cadeira com os pés descansando planas e quadrado no chão e as mãos descansando aberto e palma para baixo em cima de suas coxas.
- Ajuste a altura de um pedestal Self-standing, regulável em altura para o comprimento do tronco do participante sentado para que a parte superior do pedestal está a meio caminho entre a parte superior do quadril do participante e esterno do participante. Coloque o pedestal diretamente na frente da linha média do participante.
- Diga o participante a estender sua mão dominante diretamente em direção a parte superior do pedestal. Ajuste a localização do pedestal para que ele seja posicionado na linha média do participante, mas a uma distância equivalente do participante no braço totalmente estendido e mão tal que do participante estendidos dedo médio entra em contato com a borda distal do pedestal. Após posicionamento do pedestal, pedir o participante a retornar a sua mão estendida ao seu colo.
- Câmara de vídeo de alta velocidade posição 1 sagital ao participante, do mesmo lado como mão de não-dominante do participante a uma distância de 1 m de pedestal para gravar uma vista do lado do alcance da mão dominante do participante. Ajustar a posição e o zoom da câmera até o topo da cabeça do participante, a posição inicial da mão na coxa, e o alvo chegando no pedestal são claramente visíveis desse ângulo de câmera.
- Posicione uma câmera de vídeo segunda 1 m à frente do pedestal para capturar uma frente em vista do participante. Ajuste a posição e o zoom da câmera até o topo da cabeça do participante, a posição inicial da mão na coxa e o alvo chegando no pedestal são claramente visíveis desse ângulo de câmera.
Nota: Câmaras de vídeo adicionais pode ser posicionadas acima, abaixo ou na frente do participante e pedestal como desejado. - Configurar cada câmera para gravar vídeo com a maior resolução possível, a uma taxa de 60, 120 ou 300 frames por segundo com uma velocidade de obturador de 1/250th (ou em até 1/1000th se o movimento será executado muito rapidamente) de um segundo. Conjunto de ambas as câmaras para armazenar cada arquivo de vídeo como arquivo de um AVI, MP4 ou MOV. Use uma lâmpada forte contendo legais luzes de LED (que geram calor insignificante) para iluminar a área de teste e participante. Configurar cada câmera para concentrar-se no centro do pedestal.
Nota: Estas altas taxas de quadros e velocidades de obturador uma lâmpada forte é necessária para iluminar a área de teste e participante. Isto irá assegurar que os quadros de vídeo individuais são suficientemente iluminados e livres de artefatos de movimento. - Instrua o participante a começar cada julgamento chegar com as mãos abertas, relaxado e descansando a palma para baixo no dorso de suas coxas.
- Diga-o participante que, no início de cada ensaio, o experimentador irá colocar um objeto de destino – um mirtilo, uma bola de donut ou uma fatia de laranja – no pedestal e que o participante é esperar até que o experimentador fornece uma verbal 1, 2, 3 , Ir ' comando para alcançar com sua mão dominante, segure o objeto de destino e em seguida, coloque o objeto de destino na sua boca, como se eles vão comê-lo.
- Diga-o participante que eles devem executar a tarefa tão naturalmente quanto possível, mas que eles não precisa comer o objeto de destino. Instrua o participante que, depois de colocar o objeto de destino na boca depois que eles devem usar sua mão não-dominante para recuperar o alvo de sua boca e colocá-lo em um recipiente localizado no piso adjacente na mão não-dominante do participante. Instrua o participante a retornar então ambas as mãos para a posição inicial em suas coxas em preparação para o próximo julgamento.
- Selecione uma venda que não é complicado, mas a obstruir a visão central e periférica do alvo. Fornecer essa venda para todos os participantes no início de todos os blocos de teste de visão n... e certifique-se de usá-lo antes que o objeto de destino é colocado no pedestal.
Nota: Quando concluir o julgamento blocos sem visão, os participantes são vendados antes da primeira visão de não julgamento começa. Assim, eles estão com os olhos vendados antes de um objeto de destino é colocado no pedestal que assegura que o participante não vê qual dos objetos de destino possível é colocado no pedestal para qualquer determinado julgamento sem visão. - Pressione o botão 'gravar' em ambas as câmaras de vídeo antes de iniciar o experimento e certifique-se de que a posição e a localização de cada câmera não muda para a duração da tarefa experimental para um determinado participante.
3. coleta de dados
- Começa o experimento tocando rapidamente a superfície superior central do pedestal com o dedo indicador.
Nota: O momento de contato entre o dedo indicador e o pedestal vai servir como uma sugestão de tempo que será visível em todos os registros de vídeo. - Coloque um objeto de calibração de tamanho conhecido, como um cubo de plástico de3 cm 1, no centro da parte superior do pedestal, tal que cada câmera tem uma vista fronto-paralelo de um lado do cubo. Embora o objeto de calibração no pedestal para aproximadamente 5 s para que cada câmera de vídeo capta uma visão desobstruída do mesmo, em seguida, remover o objeto de calibração antes do primeiro julgamento atingindo.
- Informe o participante que o experimento está prestes a começar, certifique-se de que o participante está vestindo a venda se eles estão prestes a completar um bloco experimental sem visão e pedir o participante a verbalmente confirmar se eles estão prontos para começar.
- Coloque o primeiro objeto de destino no pedestal e usar um taco de "1, 2, 3, Go" para sinalizar para o participante para executar o julgamento chegar.
- Repita a etapa 3.4. até que o participante tenha concluído um total de 60 atingindo os ensaios. Certifique-se de que o participante usa somente a venda para os blocos de julgamento sem visão.
- Depois de 60, atingindo os ensaios estão completas, pare a gravação da câmera de vídeo. Responder perguntas de qualquer final que o participante pode ter e permitir que eles saiam.
4. preparar vídeos para análise de vídeo Frame-por-Frame
- Baixe os arquivos de vídeo de câmera de vídeo para um computador seguro com um programa de software de edição vídeo instalado nele.
- Abra os arquivos de vídeo no programa de software edição vídeo. Em Começar a janela que se abre, clique no botão Novo projeto . Para a opção de Formato de exibição de vídeo selecione quadros. Para a opção Format capturar selecione DV. Clique Okey | Sim.
- Clique em guia de Media Browser e navegar para encontrar os arquivos de vídeo para o participante. Clique e segure um dos arquivos de vídeo para arraste e solte-o na linha do tempoadjacentes. Isso fará com que o registro do vídeo aparecer na janela do programa . Use as setas do teclado para o progresso para a frente ou para trás com a gravação.
- Use as setas do teclado para navegar para o quadro de vídeo que retrata o momento em que o experimentador torneiras a parte superior do pedestal com seu dedo indicador. Pausar a gravação sobre este quadro para que o cursor de reprodução (na linha do tempo) é posicionado no quadro exato onde o dedo do experimentador faz primeiro contato com o pedestal.
- Use a função arrumar o vídeo que edita o software para aparar (remover) todos os quadros antes do quadro atual. Para fazer isso, clique o Mark em | Arquivo | Exportação | Mídia opções. Na janela de Configurações de exportação que se abre, selecione o h. 264 para a opção de formato e Fonte de fósforo para a opção predefinida.
- Clique sobre o Nome de saída e procurar para localizar a pasta onde você gostaria de salvar o registro do vídeo recém aparado. Fornece um novo nome de arquivo para o registro do vídeo recém aparado que você está criando, em seguida, clique no botão salvar . Isso você retornará para as Configurações de exportação. Clique na opção Exportar .
- Repita as etapas 4.1-4.6 para todos os registros de vídeo para cada participante criar um arquivo de vídeo recém aparado que corresponde a cada um dos arquivos de vídeo originais. Utilize apenas os arquivos de vídeo recém aparados para subsequentes todas as análises de vídeo quadro-a-quadro.
Nota: Nos arquivos de vídeo recém aparados, quadro 1 de cada arquivo de vídeo será descrevem o mesmo evento comportamental (por exemplo, momento do primeiro contacto entre dedo do experimentador e o pedestal) e são sincronizadas em essência. Isto permite rápida e fácil alternar entre os modos de vídeo diferentes de um único evento comportamental dentro de uma única sessão de testes para um único participante. - Feche e reabra o software de edição de vídeo. Repita os passos de 4.2. e 4.3. Selecione e arraste todos os registros de vídeo recém aparados para um único participante em prazos distintos no vídeo que edita o software para a análise de vídeo quadro-a-quadro. Isso permitirá que você navegar através de vários modos de exibição de vídeo para cada participante de forma tempo-sincronizado. Para alterar qual gravar vídeo (EG., frontal ou lateral) é exibida na janela do programa , basta clicar e arrastar a linha do tempo que contém a exibição de vídeo preferida para o topo de outras linhas de tempo os vídeo.
Nota: Passo 4.8. é realizado utilizando o software de edição de vídeo e serve para temporariamente tempo-sincronizar todos os pontos de vista a partir de um único participante.
5. quadro-a-quadro análise de vídeo: organização Temporal
- Para cada julgamento atingindo, descreva a organização temporal do movimento de alcance de compreender, usando as setas do teclado ao progresso através o sincronizadas registos vídeo quadro por quadro. Grave, em uma planilha (Supplemental tabela 1), o primeiro número do quadro para cada chave evento comportamental descrito em etapas 5.1.1-5.1.6, que também são descritos na tabela 1 e ilustrado na Figura 1.
Nota: Enquanto todos os 6 principais eventos comportamentais estão geralmente presentes em cada visão experimental, alguns podem não estar sempre presente nos julgamentos sem visão.- Identifica o início do movimento, que é definido como o primeiro levantamento visível da palma da mão longe do dorso da coxa.
- Identifica a coleção, que é definida como a formação de uma postura de mão fechada, em que os dígitos màxima flex em fechem. Geralmente, a coleção ocorre após o início do movimento e antes da abertura do pico.
- Identifica a altura máxima, que é definida como a altura máxima da junta mais proximal do dedo que a mão alcance para o objeto de destino.
- Identifica a abertura do pico, que é definida como a abertura máxima da mão (medida entre a ponta central do dedo indicador e a ponta central do polegar) que ocorre após a colheita, mas antes do primeiro contato. Às vezes os dígitos reabrirá após o primeiro contato com o objeto de destino, nesse caso, também gravar o número do quadro desta segunda abertura de pico.
- Identifica o primeiro contato, que é definido como o primeiro ponto de contato entre a mão e o objeto de destino.
- Identifica o aperto final, que é definido como o momento em que toda a manipulação do objeto de destino é completo e o participante tem uma firme no objeto de destino.
6. quadro-a-quadro análise de vídeo: escala de calibração cinemática
- Crie uma escala de calibração para cada participante que pode ser usado para converter medidas de distância da gravação de pixels para centímetros.
- Arraste e solte a gravação de interesse no cronograma do programa de software edição vídeo, como em passos 4.2. e 4.3. Mova o cursor de reprodução para o quadro que retrata o objeto de calibração e clique no Quadro de exportação. Na janela do Quadro de exportação que se abre, digite um nome para a imagem do quadro ainda na caixa de opção de nome , entra a caixa de opção de formato TIFF e clique na caixa de opção de caminho para navegar até a pasta que você gostaria de Salve a imagem do quadro ainda em.
- Abra arquivo de imagem ainda este quadro em um programa de software de edição de fotos. Clique na imagem | Análise | Definir escala de medida | Personalizado para transformar o ponteiro do mouse em uma ferramenta de régua. Use a ferramenta de régua para clicar em um dos lados do cubo de 1 cm3 calibração, arraste a ferramenta régua para o lado oposto do cubo calibração, mantendo a linha tão horizontal quanto possível e soltar o clique do lado oposto do cubo.
Nota: Uma vez passo 6.1.2. é completar a software de edição de fotos programa automaticamente irá calcular o comprimento da linha que foi desenhada em pixels e exibir esse valor na opção na janela aberta de Escala de medida de Comprimento de Pixel . - Na janela de Escala de medida , digite 10 na caixa de opção Comprimento lógico e milímetros para a caixa de opção de Unidades lógicas . Clique a Salvar predefinição. Na janela Predefinição de escala de medição , introduzir a exibição de vídeo e o número/código do participante relevante (por exemplo, Lateral-Participant1) na caixa de opção de Nome de predefinição e clique em Okey.
- Clique em Okey na janela de Escala de medida .
Nota: Repita os passos 6.1.1 a 6.1.4. para cada exibição de vídeo para cada participante.
7. análise de vídeo frame-por-Frame: estrutura cinemática
- Para cada julgamento atingindo, descreva a estrutura cinemática do movimento de alcance de compreender, usando a ferramenta de régua na programa de software de edição de fotos para gravar as medidas de distância relevante descritas em etapas 7.4-7,9 e tabela 1.
- Use o software de edição de vídeo para exportar uma imagem estática de quadro (etapa 6.1.1.) que descreve cada um dos seguintes eventos comportamentais: coleção, altura máxima, abertura de pico, primeiro contato e aperto final (para cada julgamento).
- Abra a imagem quadro que retrata o evento comportamental-chave de interesse em software de edição de foto. Clique na imagem | Análise | Definir escala de medida e selecione a escala de calibração predefinidas que corresponde ao modo de exibição de vídeo e participante representado na imagem que você deseja medir uma distância de (por exemplo, Lateral-Participant1).
Nota: Selecionando a escala predefinida de calibração adequados garantirá que todas as distâncias subsequentes, medidas com a ferramenta régua serão com precisão convertidas de pixels em milímetros. A escala de calibração predefinidos permanecerá selecionada automaticamente para todos os arquivos de imagem subsequentes que estão abertos. Assim, não há nenhuma necessidade de repetir o passo 7.3. até que você alternar para analisar ainda enquadrar imagens a partir de uma visão diferente de vídeo ou um participante diferente. - Abra a imagem quadro que retrata o evento comportamental-chave da coleção da foto em software de edição. Selecione a ferramenta régua e usá-lo para desenhar uma linha reta entre a ponta central do polegar e a ponta do dedo central.
- Clique na imagem | Análise | Medições de gravar, que fará com que o Log de medição abrir. Grave o comprimento desta linha como a distância de coleção na planilha (Supplemental tabela 1).
- Abra a imagem quadro que retrata a altura máxima da foto em software de edição. Use a ferramenta de régua para medir a distância vertical entre o topo do pedestal e parte superior da junta de índice do participante. O comprimento desta linha como a distância de altura máxima , na planilha de registro.
- Abra a imagem quadro que retrata a abertura de pico na foto software de edição. Use a ferramenta de régua para medir a distância entre a ponta central do polegar e a ponta do dedo central. O comprimento desta linha como a distância de abertura de pico na planilha de registro.
- Abra a imagem quadro que retrata o primeiro contato na foto software de edição. Use a ferramenta de régua para medir a distância entre a ponta central do polegar e a ponta do dedo central. Grave o comprimento desta linha como o primeiro, entre em contato com distância de abertura na planilha.
- Abra a imagem quadro que retrata o aperto final na foto software de edição. Use a ferramenta de régua para medir a distância entre a ponta central do polegar e a ponta do dedo central. O comprimento desta linha como a distância de abertura de aperto final na planilha de registro.
8. quadro-a-quadro análise de vídeo: medidas topográficas
- Enquanto a análise de vídeo frame-por-frame acima, apresentando também características topográficas adicionais de documento do movimento de alcance de compreender como parte da mão para fazer o primeiro contato, contato pontos, pontos de aperto, ajustes, tipo de aperto e estratégia de alcance ( Tabela 2).
- Documento, na planilha, que parte da mão é usada para fazer o primeiro contato com o alvo para cada julgamento, para cada participante. Usar a seguinte notação: 1 = polegar, 2 = dedo indicador, 3 = dedo médio, 4 = dedo anelar, 5 = mindinho, 6 = Palma, 7 = dorso da mão.
- Determinar os pontos de contacto primeiros exportando uma imagem estática do quadro do alvo, abrindo-o no software de edição de foto, e usando a ferramenta de pincel do programa para marcar a localização do alvo em que o primeiro contato entre a mão e o alvo foi feito para cada um julgamento. Ajuste o tamanho, opacidade e cor da ferramenta pincel para atender às suas necessidades. Repita este passo até que você tenha criado um único mapa que indica a localização dos pontos de contato primeiros no alvo para cada participante.
Nota: Para obter um exemplo de agregados primeiros pontos de contato entre todos os participantes em um único estudo, consulte representante resultados abaixo. - Determine os pontos de aperto exportando uma imagem estática do quadro do alvo, abrindo-o no software de edição de foto, e usando a ferramenta de pincel do programa para marcar a localização do alvo em que a mão entra em contato com o alvo no momento do aperto final de cada julgamento. Ajuste o tamanho, opacidade e cor da ferramenta pincel para atender às suas necessidades. Repita este passo até que você tenha criado um único mapa que indica a localização dos pontos de alcance do alvo para cada participante.
Nota: Para obter um exemplo de agregado alcance pontos entre todos os participantes em um único estudo, consulte representante resultados abaixo.- Visualmente, determine os locais de contato de médio alcance para o polegar e o dígito oposto no alvo para participantes avistados. Denotar esses dois locais de contato como os "linha de base alcance pontos de contacto"
- Use a ferramenta pincel para marcar os "linha de base alcance pontos de contacto" sobre o mapa topográfico que ilustra os primeiros pontos de contato para cada participante. Em seguida, use a ferramenta de régua (ver passos 6.1. a 6.1.4. e 7.5.) para medir a distância 2D linear entre cada ponto de contato primeiro e o ponto de contacto da respectiva linha de base. Repita esta etapa para cada primeiro ponto de contacto para cada dos participantes a visão e as sem condições de visão. Calcule a média "distância ao ponto de contacto da linha de base" para cada participante, que vai indicar quanto, em média, localização dos participantes do primeiro contato diferiu o ponto de contacto de alcance de linha de base.
- Use a ferramenta pincel para marcar os "linha de base pontos de contacto" sobre o mapa topográfico que ilustra o alcance de pontos de contacto para cada participante. Em seguida, use a ferramenta de régua (ver passos 6.1. e 6.1.4. e 7.5.) para medir a distância 2D linear entre cada ponto de alcance e o ponto de contacto da respectiva linha de base. Repita esta etapa para cada ponto de aperto para cada participante na visão e sem condições de visão. Calcule a média "distância ao ponto de contacto da linha de base" para cada participante, que vai indicar como até agora, em média pontos de contacto de alcance de um participante diferiram o ponto de contacto de alcance de linha de base.
- Determine o número de ajustes feitos em cada tentativa, inspecionando a gravação, verificando todas as instâncias onde o participante lançado e re-estabeleceu contato com o alvo entre o quadro do primeiro contato e o quadro de aperto final. Registre o número total de ajustes por julgamento por cada participante na planilha.
- Determinar o aperto tipo usado para pegar o alvo para cada julgamento e gravá-la na planilha: aperto (i) pinça: caracterizada por segurando o alvo entre as almofadas do polegar e um outro dígito da mesma mão, punho de precisão (ii): caracterizada por segurando o destino entre as almofadas do polegar e pelo menos dois outros dígitos, a mesma mão, ou (iii) poder alça: caracterizada por segurando o alvo entre a palma e os dígitos da mão mesmo.
- Determinar a estratégia de alcance (preshaping, agarrar-toque-então, variação 1, variação 2 ou estratégia de variação 3; ver representante resultados abaixo) usado para cada julgamento e gravá-lo na planilha.
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Representative Results
Esta seção fornece exemplos dos resultados que podem ser obtidos ao usar a análise de vídeo quadro-a-quadro para investigar idiossincráticos alcance de compreender movimentos sob orientação sensorial não visual. A principal constatação é que, quando os participantes podem utilizar a visão para identificar preventivamente ambos a extrínseca (localização/orientação) e propriedades intrínsecas (tamanho/forma) de um alvo objeto integram o alcance e o alcance em um único ato preênsil sem emenda em que eles preshape a mão para o tamanho e a forma do alvo antes de tocá-lo (Figura 2A). Quando a visão não está disponível, no entanto, eles dissociam os dois movimentos para que o feedback tátil pode ser usado para dirigir primeiro a mão em relação a extrínseca e, em seguida, em relação às propriedades intrínsecas do destino, no que foi denominado uma generalizada Então toque-compreender estratégia (Figura 2B). Os resultados derivados de análise de vídeo quadro-a-quadro são comparáveis ao de sistemas sem a despesa, aborrecimento e outros inconvenientes de anexar sensores para as mãos do participante de rastreamento de movimento tradicional. Os resultados também fornecem suporte para o postulado da dupla visuomotoras canal teoria de preensão que o alcance e a compreensão são separáveis movimentos que aparecem como um quando integrados juntos sob orientação visual.
Todos os principais eventos comportamentais estão geralmente presentes na visão e sem condições de visão. No entanto, há uma perceptível mudança na condição sem visão, tal que uma quantidade significativamente maior de tempo é necessária para a transição de abertura de pico para o primeiro contato e, novamente, desde o primeiro contato para aperto final (Figura 3). Revisão dos resultados da análise de vídeo frame-por-frame cinemáticos fornece um número de explicações para este aumento na duração do movimento na condição sem visão.
A mão assume uma postura mais elevada para o alvo e assim, alcança uma altura máxima maior na condição de visão não comparada com a condição de visão (Figura 4). Esta maior altura máxima é uma característica constante do movimento de alcance de compreender sem visão, mesmo depois de 50 ensaios de prática. O uso de uma trajetória de alcance mais elevado, em que a mão é levantada acima do alvo e então descida para ele de cima, provavelmente contribui para o aumento da quantidade de tempo necessário para a transição de abertura de pico para o primeiro contato na visão não comparado para condições de visão.
Na condição de não visão, a mão mantém uma postura neutra, em que os dígitos permanecem abertos e estendidos durante o transporte em direção ao alvo. Isso difere da condição da visão em que os dígitos flex em fechem em uma configuração que corresponde ao tamanho do alvo na abordagem em direção a ela. Por conseguinte, na condição de não visão a abertura da mão não preshape para o tamanho do alvo em qualquer abertura de pico (Figura 5, top) ou no primeiro contato (Figura 5, médio). Esta falta de preshaping na condição de visão não significa que o tempo adicional é necessário para modificar a configuração da mão está após o primeiro contato para coincidir com o alvo. Isto contribui para o aumento da quantidade de tempo necessário para a transição desde o primeiro contato para aperto final na condição de não visão. Apesar das diferenças na abertura da mão antes e no primeiro contato com o alvo, abertura de mão no aperto final é idêntica nas condições de visão e visão de n (Figura 5, inferior).
Na condição de visão de n, o local em que o polegar (vermelho) ou o dedo indicador (azul) fez o primeiro contato com o alvo é aleatório através da superfície dorsal do objeto de destino de forma casual, indicando a ausência de um (de orientação preferencial dígito-polegar Figura 6, no canto inferior esquerdo). Isto difere a condição da visão em que o dedo indicador e o polegar consistentemente primeiro contacto estabeleceram com lados do destino, indicando a presença de uma orientação preferencial de dígito-polegar antes do primeiro contato com opostos (Figura 6, top à esquerda). A ausência de uma orientação preferencial de dígito-polegar antes do primeiro contato na condição de visão não significava que tempo adicional foi necessário após o primeiro contato para re-ajustar a configuração e a posição dos dígitos para pontos de aperto apropriado que foram propício para compreender realmente o alvo. Eventualmente, isto é conseguido pelo tempo de aperto final (Figura 6, canto inferior direito) com uma consistência semelhante à observada na condição de visão (Figura 6, canto superior direito).
Na condição de não visão, participantes geralmente fazem pelo menos um ajuste após o primeiro contato com o alvo (Figura 7), geralmente para reorientar os dígitos para pontos de alcance mais apropriados no alvo. Em contraste, na condição de visão, os participantes nunca ajustar contato de mão-de-alvo após o primeiro contato. Assim, os ajustamentos efectuados pelos participantes na condição de não visão provavelmente contribuem para o aumento da quantidade de tempo necessário para a transição desde o primeiro contato para o aperto final.
A Figura 8 ilustra a parte da mão usada para fazer o primeiro contato com o alvo, na condição de visão (Figura 8A, à esquerda) e na condição de visão de n (Figura 8B, à esquerda). Na condição de visão, os participantes geralmente usam o dedo indicador ou polegar para fazer o primeiro contato com o alvo. Em contraste, a parte da mão para fazer o primeiro contato com o alvo é muito mais variável na condição sem visão, com os participantes muitas vezes uso dos dígitos ou a palma da mão para fazer o primeiro contato. Em particular, na condição de visão os dígitos para fazer o primeiro contato com o alvo são os mesmos que fazem contato durante o aperto final. Em contraste, as partes da mão usada para fazer o primeiro contato na condição de visão não são geralmente diferentes das peças de mão usado durante o aperto final (Figura 8A e 8B figura, direita).
A Figura 9 ilustra a proporção de julgamentos sobre quais participantes usado uma pinça ou precisão alcance para adquirir o objeto de destino. Os participantes na condição de não visão usado um aperto de precisão significativamente mais do que uma pinça aperto, em contraste com os participantes na condição de visão, que preferiu um aperto de alicate.
Na condição de visão, os participantes usam consistentemente uma estratégia preshaping em que a mão molda e orienta para o alvo, antes do primeiro contato com a fim de facilitar a apreensão imediata do alvo. Na condição de não visão, a mão não forma ou orientar-se para o destino antes do primeiro contato. Em vez disso, na condição de não visão a estratégia preferencial de alcance é uma estratégia de toque-então-alcance. Esta estratégia é caracterizada pelo contato inicial com o alvo, seguido por um lançamento de contato durante o qual a mão re-formas e reorienta, resultando em alterado dígito-alvo locais contatos que, finalmente, facilitam a agarrar bem sucedida do alvo (Figura 10A). Dependendo da configuração da mão no momento do primeiro contato, variações da estratégia agarrar-toque-então podem ser observadas. Na primeira variação (Figura 10B), a mão é semi em forma no primeiro contato e primeiro contacto é feito com o dedo indicador ou o polegar, mas em uma localização contato inadequada, resultando em modificações em ambos os dê forma e localização antes de entrar em contato com estabelecimento da postura alcance final. Na segunda variação (Figura 10), a mão não forma em tudo antes do primeiro contato, mas primeiro contacto é feito com uma parte apropriada da mão em um local apropriado no alvo. Assim, uma flexão simples dos dígitos restantes permite captura bem sucedida do alvo entre os dígitos e o polegar em uma postura de preensão eficaz. A terceira variação (Figura 10), a mão não forma nada antes do primeiro contato com e primeiro contato é feito em um local inapropriado no alvo, mas com uma parte apropriada da mão. Assim, o dígito que faz o primeiro contato mantém contato enquanto dígitos adjacentes manipulam o alvo para uma posição que mais prontamente facilita a preensão do alvo entre o dedo índice/médio e o polegar.
Figura 1: seis eventos comportamentais. Ainda quadros ilustrando os 6 principais eventos comportamentais que constituem um movimento de alcance de compreender visualmente guiadas estereotipado em adultos humanos saudáveis. As setas brancas indicam os aspectos da mão/acção que são mais relevantes para a identificação de cada evento comportamental. Participantes alcançado com sua mão dominante. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: agarramento estratégias utilizadas por adultos nas condições de visão e visão de n. Ainda quadros ilustrando a estratégia preshaping (A) que foi favorecida pelos participantes na condição de visão e a estratégia geral de toque-então-alcance (B) que foi favorecida pelos participantes na condição de não visão. Participantes alcançado com sua mão dominante. Esta figura foi modificada de Karl et al 6 e Whishaw et al 11 Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3: organização Temporal do movimento de alcance de compreender. Tempo (média ± erro-padrão (SE)) para o pico de abertura (cinza claro), primeiro contato (meio cinzento) e aperto final (preto) do movimento de alcance de compreender dos participantes (n = 12) na visão (topo) e condições de visão de n (parte inferior). Esta figura foi modificada de Karl et al 6 Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4: altura máxima. Altura máxima (média ± SE) da trajetória do alcance de compreender para os cinco primeiros contra os últimos cinco ensaios de cada participante (n = 20) nas condições de visão e visão de n (A). Estes resultados foram confirmados por uma medidas repetidas de análise de variância (ANOVA) que encontrou um efeito principal da condição F(1,17) = 35.673, p < 0,001 mas nenhum efeito principal do julgamento F(9.153) = 1.173, p > 0,05 (* * * = p < 0,001). Representante ainda quadros do braço e mão no momento da altura máxima sobre as primeiras e últimas ensaios experimentais na condição de visão e visão n (B). Participantes alcançado com sua mão dominante. Esta figura foi modificada e apresenta dados originalmente publicados em Karl et al 8 Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5: abertura. Abertura de pico (média ± SE; top), abertura no primeiro contato (média ± SE; médio) e abertura para aperto final (média ± SE; fundo) dos participantes (n = 12) atingindo na visão (cinza) e condições de visão n (preto). Estes resultados foram confirmados por medidas repetidas ANOVA que encontrou uma interação significativa da condição X alvo para abertura máxima F(2,20) = 101.088, p < 0,001 e abertura no primeiro contato F(2,20) = 114.779, p < 0,001 , mas não para o aperture no aperto final F(2,20) = 0.457, p > 0,05 (* * * = p < 0,001). Note que as medidas de abertura mostradas nos gráficos foram derivadas usando tanto um rastreamento sistema e análise de vídeo quadro-a-quadro de movimento 3D tradicional. Participantes alcançado com sua mão dominante. B = mirtilo, D = bola de donut, Ó = fatia de laranja. Esta figura foi modificada e apresenta dados originalmente publicados em Karl et al 6 Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 6: pontos de primeiro contato e compreender os pontos de contacto. Localização dos pontos de contacto no momento do primeiro contato com o alvo (à esquerda) e final compreender do alvo (à direita). Participantes alcançado com sua mão dominante. Esta figura foi modificada e apresenta dados originalmente publicados em Karl et al 6 Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 7: ajustes. Número de ajustes (média ± SE) entre o primeiro contato e aperto final para todos os participantes (n = 18) nas condições sem visão e visão. Estes resultados foram confirmados por uma medidas repetidas ANOVA que deu um efeito significativo da condição F(1,17) = 55.987, p < 0,001 (* * * = p < 0,001). Participantes alcançado com sua mão dominante. Esta figura foi modificada e apresenta dados originalmente publicados em Karl et al 10 Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 8: parte da mão para fazer contato com o alvo. Parte da mão para fazer primeiro contato (à esquerda) e final Segure contatos (à direita) com o objeto de destino sobre os cinco primeiros e durar cinco ensaios experimentais na visão (topo) e condições de visão de n (parte inferior). Participantes alcançado com sua mão dominante. Esta figura foi modificada e apresenta dados originalmente publicados em Karl et al 8 Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 9: Grip tipo: Proporção dos ensaios (média ± SE) para que os participantes (n = 12) utilizou a alça de uma pinça ou precisão para adquirir o alvo nas condições de visão (A) e sem visão (B). Estes resultados foram confirmados por uma medidas repetidas ANOVA que encontrou um efeito significativo da condição X Grip F(1,11) = 32.301, p < 0,001 (* * * = p < 0,001). Participantes alcançado com sua mão dominante. Esta figura foi modificada e apresenta dados originalmente publicados em Karl et al 6 Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 10: estratégias de agarramento. Representante ainda quadros ilustram a estratégia geral do toque-então-alcance (A), bem como 3 variações do mesmo (B-D) pelos participantes na condição de não visão. Participantes alcançado com sua mão dominante. Esta figura foi modificada e apresenta dados originalmente publicados em Karl et al 6 Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
| Principais eventos comportamentais | Descrição | Registro |
| 1. início de movimento | Definido como o primeiro levantamento visível da palma da mão longe do dorso da coxa | > Número quadro |
| 2. coleção | Definida como a formação de uma postura de mão fechada, em que os dígitos màxima flex em fechem. Coleção pode ser muito óbvio ou sutil | > Número quadro > Distância entre a ponta central do dedo indicador e a ponta central do polegar |
| 3. máxima altura | Definida como a altura máxima da junta mais proximal do dedo | > Número quadro > Distância vertical entre o topo do pedestal e parte superior da junta índice |
| 4. o pico abertura | Definida como a máxima abertura da mão, medida entre os dois dígitos usados para proteger o aperto final do objeto, geralmente o dedo indicador e polegar. Em alguns casos que os dígitos serão re-aberto depois alvo entre em contato e será necessários gravar uma segunda abertura de pico após entrar em contato com alvo | > Número quadro > Distância entre a ponta central do dedo indicador e a ponta central do polegar |
| 5. primeiro contato | Definido como o momento do primeiro contato entre a mão e o alvo | > Número quadro > Distância entre a ponta central do dedo indicador e a ponta central do polegar > Parte da mão para fazer o primeiro contato com o alvo (Figura 8) > Primeiros pontos de contato (Figura 6) |
| 6. alcance final | Definido como o momento em que toda manipulação do alvo é completo e o participante estabelece uma preensão firme no alvo | > Número quadro > Distância entre a ponta central do dedo indicador e a ponta central do polegar > Compreender os pontos de contacto (Figura 6) > Tipo grip > Parte da mão para fazer contato com o alvo no alcance final (Figura 8) |
Tabela 1: descrição dos principais eventos comportamentais. Lista os 6 principais eventos comportamentais que podem ser adquiridos usando análise de vídeo frame-por-frame (primeira coluna). Cada evento comportamental é acompanhado por uma descrição (segunda coluna) bem como uma lista da informação temporal e cinemática que deve ser registada para cada (terceira coluna).
| Medida topográfica | Descrição | Registro |
| Parte da mão para fazer o primeiro contato | Descreve que parte da mão foi usado para fazer o primeiro contato com o alvo (1 = polegar, 2 = dedo indicador, 3 = dedo médio, 4 = dedo anelar, 5 = dedo mindinho, 6 = Palma, 7 = dorso da mão) | > Que parte da mão foi usado para fazer o primeiro contato com o alvo |
| Pontos de contacto | Ilustra onde o alvo primeiro contato com a mão ocorreu | > Ver passo 8.1.2. |
| Pontos de alcance | Ilustra onde no alvo a mão feita contato enquanto estabelecendo o aperto final do alvo | > Ver passo 8.1.3. |
| Ajustes | Um movimento de alcance de compreender é considerado para conter um ajustamento se, entre o primeiro contato e compreensão final, o participante libera e re-estabelece contato com o alvo | > Número de ajustes por julgamento |
| Tipo de aperto | Descreve a configuração de controle usada para adquirir o objeto de destino | > Ver passo 8.1.5. |
| Estratégia de alcance | Se refere ao uso de diferentes manipulações de dígito-alvo após o primeiro contato que facilitem a agarrar bem sucedida do alvo | > Tipo de estratégia de alcance usado (Figura 10) |
Tabela 2: Descrição das medidas topográficas. Enumera as medidas topográficas que podem ser adquiridas usando análise de vídeo frame-por-frame (primeira coluna). Cada medida é acompanhada por uma descrição (segunda coluna) bem como uma lista dos tipos de informações que devem ser registadas para cada (terceira coluna).
Suplementar tabela 1: planilha para coleta de dados. Um modelo para organizar as medidas temporais, cinemáticas e topográficas (não incluindo pontos de contacto e pontos de alcance) coletados a partir de análise de vídeo frame-por-frame em uma única planilha. Clique aqui para baixar este arquivo.
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Discussion
O presente trabalho descreve como usar a análise de vídeo frame-por-frame para quantificar a organização temporal, estrutura cinemática e um subconjunto de características topográficas de movimentos humanos de alcance de compreender. A técnica pode ser usada para estudar os movimentos típicos de alcance de compreender visualmente orientada, mas também movimentos de alcance de compreender idiossincráticos. Tais movimentos são difíceis de estudar usando sistemas de rastreamento de movimento 3D tradicional, mas são comuns em crianças em desenvolvimento, os participantes com processamento sensorial alterado e pacientes com distúrbios sensório-motor, tais como cegueira, doença de Parkinson, acidente vascular cerebral, ou Paralisia cerebral. Assim, o uso de análise de vídeo quadro-a-quadro permitirá que pesquisadores expandir sua área de investigação para incluir uma maior variedade de comportamentos preênsil, guiados por uma ampla variedade de modalidades sensoriais, pelas populações saudáveis e clínicas. Vantagens específicas de análise de vídeo quadro-a-quadro incluem sua acessibilidade relativa, a facilidade para implementar, a falta de sensores ou marcadores que impedem a habilidades sensoriais e motoras das mãos, compatibilidade com outros sistemas de rastreamento de movimento e a capacidade de Descreva mudanças sutis no movimento de alcance de compreender que muitas vezes são difíceis de interpretar da cinemática saída fornecida por sistemas de rastreamento de movimento 3D mais tradicional. Juntos, esses recursos de análise de vídeo quadro-a-quadro, foi possível avançar nossa compreensão teórica do controle Neurocomportamentais da preensão.
Embora existam muitos casos em que a análise de vídeo quadro-a-quadro pode ser a opção confiável somente para analisar movimentos de alcance de compreender idiossincráticos, é importante notar que a técnica de enfrentar algumas limitações. Em primeiro lugar, as medidas de distância (por exemplo, abertura de pico) adquiridas usando análise de vídeo frame-por-frame são 2D e menos precisos em comparação com sistemas de rastreamento de movimento 3D tradicional. No entanto, se necessário, câmeras adicionais poderiam centrar-se na região de interesse. Isso seria permitir que o experimentador selecionar a visão da câmera que proporciona a vista mais nítida fronto-paralelo do evento comportamental de interesse e, assim, aumentar a precisão da medida distância para aquele evento específico. Além disso, se muito alta precisão é necessária para as medidas de distância, em seguida, análise de vídeo frame-por-frame facilmente pode ser combinado com movimento 3D tradicional acompanhamento de técnicas (ver Figura 4, 5e 10) como não impedir dados coleção do sistema tradicional. Em segundo lugar, o sucesso final da técnica é criticamente dependente da integridade de gravar o vídeo. Escolhendo a filmagens exibições que capturar adequadamente o comportamento, usando uma velocidade de obturador de 1/1000th de segundo com uma fonte de luz forte e garantir que o foco da câmera permanece estabilizado na ação do interesse serão toda ajuda a garantir que quadros individuais no registro de vídeo são nítidos, livres de artefatos de movimento e fácil de analisar. Finalmente, quando primeiro aprender a implementar a técnica, os pesquisadores podem desejar utilizar múltiplos avaliadores cegos para assegurar alta confiabilidade inter avaliador para marcar os vários eventos comportamentais. Uma vez treinados, no entanto, a pontuação é altamente confiável e interrater confiabilidade pode ser facilmente estabelecida usando apenas um pequeno subconjunto de dados de exemplo.
Análise de vídeo quadro-a-quadro, em contraste com 3D tradicionais sistemas de rastreamento de movimento, pode fornecer uma descrição mais ethologically válida de natural alcançar e agarrar o comportamento como não exige a colocação de marcadores ou sensores do participante braços ou mãos. Além disso, muitos sistemas de rastreamento de movimento 3D requerem uma linha de visão direta e constante entre a câmera e os sensores/marcadores colocados nas mãos. Para garantir isso, a maioria dos usuários desta tecnologia peça aos participantes para iniciar o movimento de alcance de compreender com a mão em forma de uma configuração natural com o dedo indicador e o polegar preso juntos. Também instruir o participante a compreender o objeto de destino de uma forma previamente definida (geralmente um aperto de alicate) com uma orientação pré-definida. Estas directivas são necessários para assegurar que o movimento alcance de compreender se desenrola de forma estereotipada e previsível como sistemas de gravação tradicional podem sofrer perda significativa de dados quando a trajetória da configuração da mão e braço não seguem uma curso previsível que mantém a linha de visão entre a câmera e os sensores/marcadores. No entanto, impor essas restrições severamente limita a validade Etológica da tarefa e pode até mesmo alterar a organização do movimento; por exemplo, não é possível observar o evento-chave comportamental da 'coleção' quando a configuração de mão inicial é o de uma pitada entre o polegar e o dedo indicador13,14. Estas limitações são amplamente superadas quando usando análise de vídeo frame-por-frame como variações em alcançar a trajetória e a configuração de mão são muito menos propensos a resultar em uma perda completa de dados no registro do vídeo, então não há nenhuma necessidade de impor estas antinatural restrições à circulação de alcance de compreender.
Análise de vídeo frame-por-frame também torna possível observar modificações sutis do movimento de alcance de compreender, além do que é geralmente possível com movimento 3D tradicional de controle sistemas, especialmente quando a modificação não é uma previsão específica de o estudo. Um exemplo ilustrará: Figura 5 (acima) mostra medidas de abertura de pico adquiridos de objetos participantes alcançando de compreender três diferentes tamanho com visão ou sem visão. Os resultados sugerem que os participantes preventivamente escala abertura de pico para coincidir com o tamanho do alvo na condição de visão, mas não na condição de não visão. Na condição de não visão participantes usam uma abertura de pico consistente apesar de atingir alvos de tamanho variável. Se fosse para considerar apenas o tipo de dados disponíveis a partir de um sistema de rastreamento de movimento 3D tradicional, semelhante ao mostrado na Figura 5 (superior esquerdo), existem duas explicações possíveis para esta discrepância. Primeiro, pode ser que, na condição de não visão participantes moldam a mão em uma postura de preensão que corresponde ao tamanho "médio" ou "médio" dos três possíveis alvos. Como alternativa, eles não podem formar uma postura agarrar em tudo, mas em vez disso, eles podem formar uma mão ligeiramente mais aberta durante o transporte para o destino, para aumentar as chances de fazer contato tátil com o alvo, que por coincidência, corresponde ao tamanho do "meio" alvo. Para diferenciar entre estas duas possibilidades, é necessário rever os dados a partir da análise de vídeo quadro-a-quadro, uma amostra do que é dado na Figura 5 (superior direito), que indica claramente que os participantes não estão a moldar sua mão um agarrando a postura que coincide com o "meio" tamanho objeto na condição de não visão; em vez disso, eles estão formando uma mão aberta mas neutro que poderiam servir também localizar o alvo através de feedback tátil e/ou compreender o destino. Assim, a análise de vídeo quadro-a-quadro pode fornecer esclarecimentos quando sistemas de captura de dados de movimento 3D tradicional é ambíguo e podem permitir uma mais verdadeira interpretação dos resultados.
O uso de análise de vídeo quadro-a-quadro, para estudar os movimentos de alcance de compreender de bebês humanos11adultos enxergar6,8,9,10, primatas não-humanos12e roedores 15 tem já grandemente ampliado nossa compreensão do controle Neurocomportamentais da preensão. Especificamente, os resultados destes estudos consistentemente demonstraram que nas fases iniciais de desenvolvimento preênsil e a evolução da estratégia de agarrar-toque-então , em que o alcance e a compreensão são temporalmente dissociada para capitalizar sobre pistas táteis, é preferível a estratégia preshaping em que os dois movimentos são integrados em um único ato sem emenda sob orientação visual. Estes resultados fornecem suporte comportamental substancial para a teoria do Visuomotor de Dual Channel e mais sugerem que a teoria deve ser revisada a conta para o fato de que separam o alcance e movimentos de alcance provável origem sob controlo táctil tempo antes Eles são integrados juntos sob orientação visual1,2.
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Disclosures
Os autores têm sem interesses financeiros concorrentes para divulgar.
Acknowledgments
Os autores gostaria de agradecer sua ajuda com as filmagens e preparando o vídeo para este manuscrito Alexis M. Wilson e Marisa E. Bertoli. Esta pesquisa foi apoiada por ciências naturais e engenharia pesquisa Conselho de Canadá (JMK, JRK, refere), Alberta Innovates-saúde soluções (JMK) e os institutos canadenses da pesquisa saúde (refere).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| High Speed Video Cameras | Casio | http://www.casio-intl.com/asia-mea/en/dc/ex_f1/ or http://www.casio-intl.com/asia-mea/en/dc/ex_100/ | Casio EX-F1 High Speed Camera or Casio EX-100 High Speed Camera used to collect high speed video records |
| Adobe Photoshop | Adobe | http://www.adobe.com/ca/products/photoshop.html | Software used to calibrate and measure distances on individual video frames |
| Adobe Premiere Pro | Adobe | http://www.adobe.com/ca/products/premiere.html?sdid=KKQOM&mv=search&s_kwcid=AL!3085!3!193588412847!e!!g!!adobe%20premiere%20pro&ef_id=WDd17AAABAeTD6-D:20170606160204:s | Software used to perform Frame-by-Frame Video Analysis |
| Height-Adjustable Pedestal | Sanus | http://www.sanus.com/en_US/products/speaker-stands/htb3/ | A height adjustable speaker stand with a custom made 9 cm x 9 cm x 9 cm triangular top plate attached to the top with a screw is used as a reaching pedestal |
| 1 cm Calibration Cube | Learning Resources (Walmart) | https://www.walmart.com/ip/Learning-Resources-Centimeter-Cubes-Set-500/24886372 | A 1 cm plastic cube is used to transform distance measures from pixels to centimeters |
| Studio Light | Dot Line | https://www.bhphotovideo.com/c/product/1035910-REG/dot_line_rs_5620_1600w_led_light.html | Strong lamp with cool LED light used to illumate the participant and testing area |
| 3 Dimensional (3D) Sleep Mask | Kfine | https://www.amazon.com/Kfine-Sleeping-Contoured-lightweight-Comfortable/dp/B06W5CDY78?th=1 | Used as a blindfold to occlude vision in the No Vision condition |
| Orange Slices | N/A | N/A | Orange slices served as the large sized reaching targets |
| Donut Balls | Tim Hortons | http://www.timhortons.com/ca/en/menu/timbits.php | Old fashion plain timbits from Tim Hortons served as the medium sized reaching targets |
| Blueberries | N/A | N/A | Blueberries served as the small sized reaching targets |
References
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