Waiting
Login processing...

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

Behavior

تعديل العجاف وتقنية الإصدار للتأكيد على تثبيط الاستجابة واختيار العمل في التوازن التفاعلي

Published: March 19, 2020 doi: 10.3791/60688

Summary

هنا نقدم بروتوكول يسمح للمستخدم بتغيير تكاليف و/ أو قيود بشكل انتقائي على الحركات ذات الصلة باسترداد التوازن بعد اضطراب الوضعية.

Abstract

تقييم التوازن التفاعلي يفرض تقليديا نوعا من الاضطرابات إلى موقف تستقيم أو مشية تليها قياس السلوك التصحيحي الناتج. وتشمل هذه التدابير استجابات العضلات، وحركات الأطراف، وقوات رد الفعل الأرضي، وحتى التدابير العصبية الفسيولوجية المباشرة مثل تخطيط الدماغ الكهربائي. باستخدام هذا النهج، يمكن للباحثين والأطباء استنتاج بعض المبادئ الأساسية فيما يتعلق بكيفية تحكم الجهاز العصبي في التوازن لتجنب السقوط. أحد القيود على الطريقة التي تستخدم بها هذه التقييمات حاليًا هو أنها تشدد بشدة على الإجراءات الانعكاسية دون الحاجة إلى مراجعة ردود الفعل الوضعية التلقائية. ومن شأن هذا التركيز الحصري على ردود الفعل النمطية للغاية هذه أن يفشل في معالجة الكيفية التي يمكننا بها تعديل ردود الفعل هذه على نحو ملائم إذا دعت الحاجة إلى ذلك (على سبيل المثال، تجنب عقبة بخطوة انتعاش). ويبدو أن هذا إغفال صارخ عندما ينظر المرء إلى التعقيد الهائل للبيئات التي نواجهها يوميا. وعموما، فإن الوضع الراهن عند تقييم السيطرة العصبية للتوازن يفشل في الكشف حقا عن كيفية ارتفاع موارد الدماغ تسهم في منع السقوط في بيئات معقدة. ويوفر هذا البروتوكول طريقة لاشتراط قمع ردود الفعل التلقائية، ولكن غير الملائمة، على التوازن التصحيحي، وفرض الاختيار بين خيارات العمل البديلة لاسترداد التوازن بنجاح بعد اضطراب الوضعي.

Introduction

على الرغم من الارتباط المعترف بها بين السقوط والتدهور المعرفي1,2,3, فجوة كبيرة لا تزال قائمة في فهم ما يفعله الدماغ في الواقع لمساعدتنا على تجنب السقوط. من الناحية النظرية، سوف تزداد المطالب المعرفية مع زيادة التعقيد البيئي وفي الحالات التي نحتاج فيها إلى مراجعة السلوك الغريزي. ومع ذلك، تفشل معظم اختبارات التوازن في فرض ضرائب فعالة على وظيفة الدماغ الأعلى، وبدلاً من ذلك تؤكد على ردود الفعل الصحيحة الانعكاسية. في حين أن عوامل مثل سرعة الاستجابة ضرورية لمنع السقوط ، فإن العوامل المعرفية الإضافية ، مثل التحكم المثبط و / أو القدرة على اختيار الإجراء المناسب استنادًا إلى سياق معين قد تكون مهمة أيضًا في حالات معينة. ونتيجة لذلك، أحد الأسباب التي قد تفشل في فهم دور الدماغ في التوازن التفاعلي يرجع إلى بروتوكولات البحوث المستخدمة حاليا. وقد لخص روجرز وآخرون مؤخراً الطرق المختلفة التي تم بها تقييم التحكم في التوازن باستخدام الاضطرابات الخارجية4. وتشمل هذه الأساليب ترجمة النظام الأساسي، والميل و/ أو قطرات، فضلا عن استخدام النظم الآلية التي تدفع، سحب، أو إزالة الدعم الوضعي. وعلى الرغم من التنوع الكبير في التقنيات المستخدمة لتعطيل التوازن التستقيم، فإن ردود الفعل التصحيحية المترتبة على ذلك تتم دائماً تقريباً في بيئة خالية من العوائق، مما يقلل من القيود المفروضة على الحركة. هنا، نقترح طريقة حيث العمليات المعرفية مطلوبة لتجاوز العمل قبل القدرة واختيار الاستجابات المناسبة بين البدائل في مهمة التوازن التفاعلي.

طريقة شائعة لاختبار التوازن التفاعلي هو فرض اضطرابات الوضعية الصغيرة نسبيا التي يمكن مواجهتها باستخدام دعم ثابت (عادة القدمين في مكان) رد فعل5،6 ،77،8،9., وقد ركزت دراسات أقل نسبيا على ردود فعل التوازن تغيير الدعم ردا على الاضطرابات عبر سحب الخصر، وترجمة منصة، والإفراج عن كابل الدعم كمثال، انظر مانسفيلد وآخرون10. ويمكن تقدير أهمية المجموعة الأخيرة من خلال الاعتراف بأنه عندما تكون الاضطرابات كبيرة، فإن ردود فعل تغيير الدعم هي الخيار الوحيد لاستعادة الاستقرار11. في الواقع ، حتى بالنسبة للاضطرابات الصغيرة التي يمكن إدارتها باستخدام استراتيجيات القدمين في المكان (أي الورك و / أو الكاحل) ، يفضل الناس في كثير من الأحيان الخطوة عندما تعطى الخيار11. ولا تكمن القيمة في دراسة ردود الفعل المتعلقة بتغيير الدعم هذه في حقيقة أنه يجب التصدي لحجم أكبر من الاضطرابات فحسب، بل تكمن أيضا في التحديات التي تنشأ عند إعادة وضع الأطراف لإنشاء قاعدة دعم جديدة. ووجود تكاليف و/أو قيود على العمل جزء منتظم من العديد من البيئات في العالم الحقيقي. هذا يفرض عملية اختيار لإنشاء قاعدة جديدة من الدعم عند حدوث فقدان التوازن. لتكييف السلوك مع البيئات المعقدة، هناك طلب متزايد على موارد الدماغ الأعلى. ويصدق هذا بصفة خاصة عندما يجب على الأطراف أن تنشئ قاعدة جديدة للدعم. للتأكيد على الأدوار المعرفية وفضحها في التوازن التفاعلي ، تبدو الحاجة إلى إعادة إدخال الفوضى وفرض استراتيجية تغيير الدعم مع الأطراف منطقية.

إحدى الطرق البسيطة لتقديم اضطراب موضعي مستحث خارجيًا هي تقنية الطرح والإفراج ، حيث يتم إطلاق الفرد فجأة من العجاف إلى الأمام المدعوم. يسمح هذا النهج بتقييم ردود الفعل التعويضية لتجنب السقوط إلى الأمام وقد تم استخدامه بنجاح في كل من السكان الأصحاء والسريريين12،13،14. على الرغم من أن تقنية الالهزيل والإفراج أساسية إلى حد ما ، إلا أنها توفر رؤية قيمة في قدرة التوازن التفاعلي (على سبيل المثال ، مدى سرعة بدء شخص ما خطوة استرداد ، أو لتحديد عدد الخطوات المطلوبة لاستعادة الاستقرار). للأغراض الحالية، توفر تقنية الالهزيل والإفراج طريقة بسيطة لاستكشاف الأدوار المعرفية في التوازن التفاعلي لأن العديد من خصائص الاضطرابات ثابتة. وهذا يوفر تحكماً تجريبياً أكبر على المتغيرات ذات الصلة على وجه التحديد باختيار العمل وتثبيط الاستجابة. في حين أن طرق أخرى من اضطراب الوضعية تعتمد عادة على عدم القدرة على التنبؤ من حيث اتجاه الاضطرابات والسعة والتوقيت ، فإن البيئة المحيطة ثابتة دائمًا. حتى في الدراسات التي تم فيها استخدام كتل الساق للتأكيد على ردود الفعل الوصول إلى الفهم15 يتم إصلاح كتل في مكان مع عدم الحاجة إلى التكيف بسرعة السلوكيات خطوة على أساس وجود أو عدم وجود كتلة الساق. مع الطريقة المقترحة حاليا، يمكننا تغيير البيئة بطريقة تتطلب التكيف السلوكي لتجنب السقوط.

وراء الإعدادات المختبرية التي تكشف بشكل غير كاف الأدوار المعرفية في التوازن التفاعلي، هناك قضية رئيسية أخرى هي الاعتماد الشديد على التدابير الخارجية مثل أطقم العضلات، وقوات رد الفعل الأرضية، والتقاط حركة الفيديو لاستنتاج العمليات العصبية. وفي حين أن هذه التدابير قيّمة، فإن الاعتماد الحصري على هذه التدابير لا يوفر نظرة مباشرة إلى الآليات العصبية الأساسية التي تسهم في تحقيق التوازن. وتتفاقم هذه المشكلة عند النظر في أن الكثير من ما قد يفعله الدماغ لمنع السقوط في البيئات المعقدة من المرجح أن يحدث قبل السقوط. وقد نوقشت مؤخرا الأدوار التنبؤية في الوقاية من السقوط على نطاق أوسع16. اتجاهات البحث تشمل التنبؤ بعدم الاستقرار في المستقبل17، وبناء خرائط visuospatial ونحن نتحرك من خلال بيئتنا18، وربما تشكيل حالات الطوارئ على أساس البيئة حتى من دون معرفة مسبقة من سقوط19. الكشف عن مثل هذا الإعداد سيكون من الممكن الوصول إليها تماما دون استخدام المسابير العصبية الفسيولوجية المباشرة.

ويوفر نهج العجاف والإفراج المعدل كما هو مقترح حاليا وسيلة للتغلب على بعض القيود القائمة المذكورة. ويتم ذلك باستخدام سيناريو اختبار حيث الأطراف مطلوبة لإنشاء قاعدة جديدة من الدعم في بيئة تتطلب الاختيار. ويتعزز هذا النهج بإدراج مقاييس مباشرة لنشاط الدماغ (على سبيل المثال، التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة، TMS) قبل وبعد اضطراب الوضعية، والتي يمكن أن تكمل التدابير الخارجية لإنتاج القوة والتقاط الحركة. هذا المزيج من الميزات التجريبية يمثل ابتكارا هاما في هذا المجال لفضح كيف يساهم الدماغ في تحقيق التوازن في بيئات معقدة حيث تثبيط الاستجابة واختيار الإجراءات بين الخيارات المطلوبة لمنع السقوط. هنا نظهر طريقة جديدة لاختبار التوازن التفاعلي في بيئة تؤكد على الحاجة إلى العمليات المعرفية لتكييف السلوك من أجل تجنب السقوط. إن الجمع بين العقبات والتكاليف من أجل العمل يفرض الحاجة إلى تثبيط الاستجابة، واتخاذ إجراءات محددة الأهداف، واختيار الاستجابة من بين الخيارات. وعلاوة على ذلك، فإننا نظهر السيطرة الزمنية الدقيقة على الوصول البصري، وتوقيت المسابير العصبية، وتغيير بيئة الاستجابة، وبداية الاضطرابات الوضعية.

Protocol

وقد حصلت جميع الإجراءات على موافقة مجلس المراجعة المؤسسية في جامعة ولاية يوتا، وأجريت وفقا لإعلان هلسنكي.

1- فحص المشاركين

  1. أن يقدم المشاركون موافقة خطية مستنيرة على الإجراءات قبل الاختبار.
  2. للاختبار مع TMS، يقوم المشاركون بالشاشة قبل الاختبار من أجل تقييم مدى ملاءمتهم لـ TMS باستخدام إرشادات وضعها مجموعة من الخبراء20.

2- الحصول على البيانات: التصوير الكهربائي (EMG)

  1. سجل EMG باستخدام أقطاب كهربائية سطحية وإشارات تضخيم (كسب = 1000 ؛ انظر جدول المواد).
  2. الحصول على البيانات ومرشح باندباس (10-1000 هرتز) باستخدام واجهة الحصول على البيانات والبرامج المناسبة (انظر جدول المواد). استخدم هذا الجهاز والبرامج للتحكم في المحركات المختلفة وإطلاق الكابلات ونظارات الحجب كما هو موضح لاحقًا في الأساليب.
  3. بلطف جلخ سطح الجلد ومسح مع الكحول على مواقع العضلات المستهدفة. إصلاح أقطاب EMG السطح على العضلات المستهدفة باستخدام الشريط على الوجهين، ومزيد من الأمن باستخدام prewrap لضمان أن الأقطاب الكهربائية لا تزال ثابتة، وخاصة خلال الاستجابات السريعة مع الذراعين والساقين.
  4. جمع بيانات EMG من اثنين من عضلات اليد الجوهرية على اليد اليمنى (أول interosseus دورسال، الاستثمار الأجنبي المباشر وopponens بوليكوس، OP) وdorsiflexors الكاحل على كلا الساقين (الساقين، TA).
    ملاحظة: تم اختيار هذه العضلات خاصة استناداً إلى صلتها بإجراء الوصول إلى فهم أو خطوة إلى الأمام، ولكن يمكن اختيار عضلات أخرى حسب الحاجة.

3. معدات اختبار التوازن

Figure 1
الشكل 1 - ما إذا كانت هناك نسبة العجاف والافراج عن الإعداد مع كتل الساق. في هذا المثال، يتم تعيين كتلة ساق واحدة في الموضع المفتوح، بينما يتم تعيين الأخرى لمنع خطوة. يتم نقل هذه الكتل عبر محركات الكمبيوتر التي تسيطر عليها (مربعات رمادية تعلق على وظائف الدعم). كما يتم نقل أغطية المقبض إما إلى حظر أو السماح باستجابة الوصول إلى الفهم. هنا، يتم فصل الأغطية للسماح بالمنظر الكامل للمقبض. المغناطيس الإفراج مرئية على الجدار الخلفي. جميع الأسلاك يغذي من خلال منصة خشبية نفسها ويدخل في مربع الدائرة الرمادية الموجودة في الزاوية الخلفية. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2 - ما إذا كانت هناك نسبة العجاف والافراج عن الإعداد مع لوحات القوة. يصور هذا الشكل كيف يمكن دمج ثلاث لوحات قوة اختياريًا في المنصة الخشبية. إذا لم تكن هناك حاجة لوحات القوة، يمكن تعيين المقابس الخشبية في مكانها. هذه المقابس مرئية، متكئة على الجدار الجانبي. تُظهر هذه الصورة أيضًا تسخير الأمان الذي يرتديه المشاركون. يتم تأمين هذا التسخير إلى الحد الأقصى للعمل كآلية أمان إذا فشل المشارك في استعادة توازنه من تلقاء نفسه. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

  1. تعديل العجاف ونظام الإفراج
    1. استخدام نظام كابل مخصص الصنع والهزيل والإفراج لفرض الاضطرابات إلى الأمام (انظر الشكل 1 والشكل 2).
    2. وقد يقف المشاركون في موقف العجاف إلى الأمام مع أقدامهم تقريبا عرض الورك وبصرف النظر (انظر الشكل 3). الحفاظ على هذا العجاف إلى الأمام باستخدام تسخير الجسم تعلق على كابل، والتي يتم تأمينها بعد ذلك إلى الجدار وراءها. ربط الكابل إلى الجزء الخلفي من تسخير (تقريبا مستوى منتصف الصدر). إصلاح كابل الدعم إلى الجدار بواسطة المغناطيس. سيتم إلغاء تنشيط المغناطيس لفترة وجيزة لتحرير الكابل.
    3. جعل إجراءات المحاكمة المحددة (أي عندما يتم تحرير الكابل وبداية إصدار الكابل) غير متوقعة للمشارك. التحكم في التوقيت الدقيق لإصدار الكبل عبر أوامر الكمبيوتر مسبقاً في تكوين البرنامج. سيسمح هذا التكوين بالتحكم في توقيت إصدار الكبل بحيث يمكن أن يكون معشاً عبر التجارب.
      ملاحظة: يقوم تكوين البرنامج الذي يتحكم في كافة الأجهزة التجريبية (على سبيل المثال، تشغيل المحرك لوضع كتلة الساق) بتعيين شرط تجريبي محدد (على سبيل المثال، إذا كانت كتلة الساق موجودة أم لا). ويمكن برمجة ذلك لإضفاء الطابع العشوائي على الظروف أو تسليمها في كتل للتحكم في مستوى القدرة على التنبؤ.
    4. بالإضافة إلى هذا كابل الافراج تعلق على الجزء الخلفي من تسخير، وتأمين المشاركين أيضا إلى كابل دعم تتدلى من السقف. هذا الكابل failsafe يوفر أي دعم وزن الجسم ما لم يكن ذلك ضروريا للغاية. إذا كان المشارك غير قادر على استعادة التوازن من تلقاء نفسه، فإن الكابل يمسك به قبل أن يسقط على الأرض.
    5. نظرًا لأهمية المعلومات المرئية الموثوقة، تحقق من أن المشاركين يمكنهم رؤية المقبض وكتلة الساق عند ارتداء النظارات الواقية. ابدأ كل تجربة من خلال إصدار تعليمات للمشاركين بالنظر مباشرة إلى نقطة ثابتة على الأرض ، حوالي 3 م أمامهم ، مع الإمساك برؤوسهم في وضع مريح. ضع المشاركين بحيث يتم تعيين نظرتهم لعرض المقبض في المجال البصري المحيطي والجزء العلوي من العقبة.
    6. ضع الجسم لضمان أن المقبض ضمن نطاق يمكن فهمه. يكون المشارك يميل إلى الأمام مع الحفاظ على كلا القدمين على اتصال مع الكلمة. وهذا يتطلب التناوب حول الكاحل في حين أن بقية الجسم لا يزال في خط مستقيم.
    7. حدد الموضع الهزيل المحدد كزاوية ضئيلة حيث تكون الخطوة الأمامية ضرورية لاسترداد التوازن عند تحرير الكبل. هذه هي عملية متكررة للعثور على زاوية عتبة العجاف في مفصل الكاحل، وهي الزاوية حيث المشارك لم يعد قادرا على منع سقوط إلى الأمام باستخدام رد فعل القدمين في مكان. بمجرد إنشاء هذا، تحقق من زاوية العجاف طوال الاختبار باستخدام قياس goniometry.
  2. تكاليف الشراء والقيود المفروضة على استجابات التوازن التعويضي
    1. إصلاح مقبض السلامة على الجدار بجانب المشاركين على جانبهم الأيمن. استخدم غطاء آلي للتحكم في الوصول إلى هذا المقبض. إذا تم الكشف عن المقبض، عندما يتم تحرير المشاركين من العجاف إلى الأمام المدعومة يمكن استخدامه لاستعادة التوازن.
    2. أثناء التجارب التي يتم فيها الكشف عن المقبض، ضع كتلة ساق أمام ساقي المشارك. كتلة الساق يعوق خطوة، ولكن لا يتم تعيين بصلابة في مكان، وهذا يعني أنه يمكن أن تحل محلها عند الركل. برنامج كتلة الساق للسماح بحرية الحركة وبناء مع المواد المتوافقة لتجنب الإصابة.
      ملاحظة: تم بناء كتل الساق لفرض قرار خطوة "كل شيء أو لا شيء" بالنظر إلى أنها ترتفع ما يقرب من 30 بوصة من الأرض (مستوى منتصف الفخذ على معظم الأفراد). بالنسبة للباحثين المهتمين بحصار أكثر دقة لخطوة التعافي ، يمكن تعديل هذه الأجهزة لاستخدام عقبة أصغر / أقصر من شأنها أن تسمح بعد ذلك بخطوة مكيفة لمسحها.
    3. استخدم قماش ًا أسود لتغطية المقبض وحظره من العرض في تجارب معينة. سيبقى المقبض مثبتًا في نفس الموقع ولكن سيتم تغطيته فعليًا لمنع الوصول البصري المباشر ومنع أي فهم داعم. عند تغطية مقبض الدعم هذا، قم بإزالة كتلة الساق للسماح برد فعل خطوة إذا لزم الأمر.
  3. التحكم في الرؤية
    1. الحد من الرؤية إلى الإطار الزمني فقط قبل اضطراب الوضعية والسيطرة عبر نظارات الكريستال السائل (انظر جدول المواد). عند إغلاقها ، تمنع النظارات الواقية الوصول إلى المشهد البصري حتى لا يكون المشاركون على علم بحالة الاستجابة القادمة.
    2. تغيير التكوين المحدد للكتلة الساق والتعامل مع توافر لكل محاكمة في حين يتم إغلاق نظارات واقية بحيث يحتاج المشاركون إلى إدراك البيئة بسرعة بمجرد فتح النظارات الواقية. حرك غطاء المقبض وكتلة الساق إلى موضعها عبر محركات سيرفو التي يتم تشغيلها بواسطة الكمبيوتر في بداية كل تجربة. اجعل المشاركين يرتدون سدادات الأذن ويجعلون المحركات تتحرك بشكل مستمر خلال فترة الانسداد البصري لتجنب أي إشارة متقدمة للحالة القادمة.

4. التصميم التجريبي

  1. قبل الاختبار، تعرف المشاركين بإيجاز على كيفية الوصول إلى المقبض وخطوة إلى الأمام من موقف يميل.
    1. تزويد المشاركين بالمعرفة الكاملة بحالة الممارسة القادمة والتأكد من عدم وجود أي شك. إرشاد المشاركين أنه بمجرد فتح النظارات الواقية ، سيرون المقبض مغطى ، وسيكون مسار الانطلاق واضحًا. بعد فترة وجيزة، سيتم الافراج عن كابل الدعم، وسوف تضطر إلى خطوة بسرعة لتجنب الوقوع إلى الأمام.
    2. استخدم إرشادات مشابهة فيما يتعلق بما إذا كان المقبض متاحًا للإمساك لتجنب خطوة أم لا.
    3. طوال الاختبار والممارسة، وإرشاد المشاركين إلى البقاء استرخاء ما لم تدفع إلى التحرك عن طريق الإفراج عن كابل مفاجئ.
      ملاحظة: في المتوسط، يتطلب المشاركون ما يقرب من 10 محاولات ممارسة قبل بدء الاختبار الرسمي.
  2. تغيير إعداد الاستجابة بين التجارب عشوائيًا. إذا تم إطلاقها من كابل الدعم، يجب على المشاركين استعادة الاستقرار إما من خلال الوصول إلى مقبض السلامة المثبت على الحائط أو التقدم إلى الأمام إذا كان مسار الخطوة واضحًا.
  3. أغلق دائمًا نظارات الانسداد في بداية كل تجربة ، وفي ذلك الوقت سيتم تغيير إعداد الاستجابة. أغلق النظارات الواقية لفترة عشوائية (عادة حوالي 3-4 ق) للسماح للإعداد بالتغيير.
  4. عند فتح النظارات الواقية، قم بتوفير أحد إعدادات الاستجابة الممكنة: (1) كتلة الساق موجودة ومقبض الدعم موجود، أو (2) لا يوجد كتلة الساق ولا يوجد مقبض دعم.
    ملاحظة: في الحالة الأولى، يتوفر مقبض دعم على مسافة وصول مريحة وتمنع كتلة الساق خطوة. يفرض هذا الإعداد سياقًا يكون فيه الخيار الوحيد المتاح هو فهم مقبض الدعم المتاح بسرعة بذراعهم اليمنى. الشرط الثاني يسمح بخطوة الاسترداد أثناء منع استخدام مقبض الدعم.
  5. في التجارب التي يحدث فيها اضطراب، قم بتحرير الكابل بعد وقت قصير من فتح النظارات الواقية. ستختلف فترة التأخير هذه باختلاف متطلبات الدراسة، ولكنها تتراوح بين 200-1000 مللي ثانية.
  6. بالنسبة لبعض المحاكمات، لا تطلق سراحها لتكون بمثابة محاكمة صيد. وهذا يساعد على تجنب الاستجابات التوقعية القائمة فقط على الرؤية.
  7. قم بإجراء كل تجربة على بعد 10 s، مع وقفة قصيرة بين التجارب للسماح للمشاركين بفرصة لإعادة التعيين حسب الحاجة. منح المشاركين فترة راحة قصيرة بين كل كتلة اختبار والسماح لهم بالجلوس. ويصور التصميم التجريبي الأساسي في الشكل 3 (أسفل).
    ملاحظة: يختلف إجمالي عدد التجارب ليناسب احتياجات كل دراسة ولكنه يميل إلى تضمين ما يقرب من 100 تجربة مقسمة عبر ثلاث إلى أربع كتل اختبار.

Figure 3
الشكل 3 - ما إذا كانت هناك نسبة طريقة تستند إلى TMS للتحقيق في تأثير تصور التوفير البيئي و / أو القيود على إعداد السيارات. أعلى. جهاز العجاف والإفراج سراح المشاركين بطريقة لا يمكن التنبؤ بها (كتل اختبار الاضطرابات فقط). واستلزم حجم الاضطرابات حدوث تغير سريع في رد الفعل، باستخدام الذراع أو الساق لإعادة إنشاء قاعدة دعم مستقرة إما بالوصول إلى يد آمنة، أو اتخاذ خطوة إلى الأمام. بين التجارب، تم حجب الرؤية باستخدام نظارات انسداد الكريستال السائل وتم إعادة ترتيب الأشياء في المقدمة بشكل عشوائي. أسفل. يصور الجدول الزمني عندما أصبح الوصول البصري إلى البيئة متاحًا وتوقيت تحقيقات TMS بالنسبة لكل من الوصول البصري والورم. وقد وفرت سعة السعة من الذروة إلى الذروة لاستجابة العضلات لـ TMS (أي الإمكانات التي أثارتها المحركات، MEP) مؤشرًا للإثارة القشرية في الفترة الزمنية السابقة للاضطراب. يقدم هذا الرقم بيانات الاستجابة النظرية لإظهار التأثير المفترض لتكلفة التحمل للعمل اليدوي (الخط الأزرق الصلب) مقابل تجربة حيث يتم تغطية المقبض (منقط، خط أحمر). وفي هذا الرقم، يتم تجاوز كل من التجارب/الشروط لتوضيح الأثر المفترض لإعداد ناتج المحركات إما لتسهيل أو قمع الإجراءات المحتملة على أساس سياق بيئي معين. مقتبس من الشكل 1 في بولتون وآخرون21. لاحظ أن TMS تم استخدامها للتحقيق في استباية الكورتيكوستيالشوكي في هذا المثال. ومع ذلك ، فإن هذا يهدف فقط إلى توفير تمثيل أساسي لتسلسل الأحداث باستخدام هذا العجاف المعدلة والإفراج عنها. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

5. بروتوكول TMS (اختياري)

  1. تقديم TMS نبضواحد على التمثيل القشري محرك اليد في حين يتم دعم المشاركين في العجاف إلى الأمام. تسليم نبضات TMS بعد وقت قصير من فتح نظارات ولكن قبل أي حركة للتحقيق في كيفية عرض البيئة يؤثر على مجموعة المحرك. انظر الشكل 3 لتصور تسلسل الأحداث أثناء التجربة، بما في ذلك عند تسليم TMS.
  2. تعيين توقيت تسليم TMS وفقا لسؤال البحث. في النتائج التمثيلية ، تراوح التحفيز بين 100 مللي ثانية و 200 مللي ثانية بعد الرؤية. بالإضافة إلى إعدادات الاستجابة المذكورة أعلاه، تخلل بشكل عشوائي تجارب مرجعية "بدون رؤية" طوال الاختبار لتقديم TMS دون فتح النظارات الواقية. الغرض من هذا الشرط هو توفير خط أساس لأي تغييرات متعلقة بالمهام في النشاط الحركي (على سبيل المثال، زيادة الإثارة).
    ملاحظة: يمكن العثور على مزيد من التفاصيل حول إجراءات TMS المحددة في بولتون وآخرون21 وGoode et al.22.
  3. تقديم المحفزات المغناطيسية إلى قشرة المحرك الأولية (M1) مع لفائف تحفيز الموجهة حوالي 45 درجة إلى الطائرة المترهلة (انظر جدول المواد). تطبيق المحفزات في الوضع الأمثل للحصول على إمكانات المحرك (MEP) في عضلة الاستثمار الأجنبي المباشر على اليد اليمنى (أي محرك "نقطة ساخنة").
  4. بمجرد العثور على "نقطة ساخنة"، حدد تحديد كثافة التحفيز الاختبار. لأغراض البحث الحالية، هذه هي كثافة التحفيز حيث متوسط MEP هو ما يقرب من 1-1.5 mV من الذروة إلى الذروة. إصلاح لفائف TMS على هذا الموقع وإعادة تعيين موقف لفائف إذا حدث حركة الرأس (على سبيل المثال، بعد تحرير الكابل). تحديد كثافة التحفيز الاختبار في حين أن الموضوعات تقف في الأمام العجاف لحساب أي تأثير الحالة الوضعية على الكورتيكوستيبين النخاعي excitability.

Representative Results

أجريت جميع الدراسات النموذجية المقدمة مع الشابات والشبان الذين تتراوح أعمارهم بين 18-30 سنة. وكان الحجم الإجمالي للعينة لكل دراسة على النحو التالي: المثال 1 (ريدالش وآخرون23)شمل 12 مشاركاً، المثال 2 (بولتون وآخرون21)شمل 63 مشاركاً، والمثال 3 (Goode et al.22)شمل 19 مشاركاً. يجب على القارئ الرجوع إلى الدراسات الكاملة للحصول على تفاصيل حول الأساليب والتحليلات.

مثال 1
منع خطوة الانتعاش السريع، لا سيما عندما تم اتخاذ خطوة تلقائية عن طريق التكرار المتكرر، يسمح لتقييم تثبيط الاستجابة في سياق الوضعية. هنا ، قارنا استجابة عضلات الساق عندما تم السماح بالخطوة الأمامية أو عرقلة23. تمت مقارنة استجابة العضلات من الساق الفاصلة بين التجارب حيث يجب أن يصل المشارك مقابل التجارب حيث يجب أن يخطو. وقد تحقق ذلك من خلال مقارنة حجم استجابة dorsiflexors الكاحل (الساقية في المقدمة) خلال الوصول إلى التعامل مع المحاكمات مقابل خطوة. على وجه التحديد، تم استخدام EMG المتكاملة على مدى نافذة 200 مللي ثانية (أي 100 مللي ثانية إلى 300 مللي ثانية بعد الاضطرابات) لحساب نسبة استجابة العضلات. وأشارت قيمة أقل إلى قدرة أكبر على الامتناع عن الدوس على النحو المبين بالتفصيل في ريدالش وآخرون23. باستخدام حجم استجابة العضلات، كان هدفنا توفير مقياس حساس للميل إلى الاستجابة مع الساق. في هذا المثال، كان الهدف من دراستنا هو تحديد ما إذا كان تثبيط الاستجابة الذي يقاس باختبار معرفي جالس (أي مهمة إشارة الإيقاف، SST) مرتبطًا بالأداء في مهمة توازن تفاعلية حيث كان قمع خطوة استرداد التوازن مطلوبًا. في مهمة التوازن، تم جمع ما مجموعه 256 تجربة، استخدم 30٪ منها كتلة الساق. في الشكل 4A، نسلط الضوء على متوسط أشكال موجية من الأفراد الذين كانوا على طرفي نقيض من الاستمرارية لقمع نشاط الساق المتعلقة بالخطوة. يصور التشتت في الشكل 4B ارتباطًا صغيرًا ، ولكنه كبير بين القدرة على قمع خطوة محظورة وتثبيط الاستجابة كما يقاس بوقت رد فعل إيقاف الإشارة.

عند تفسير هذه النتائج، من المهم أن ندرك أن SST (الموصوفة فيالتذييل)، بل ومعظم الاختبارات المعرفية ، تعتمد على الاستجابات التبسيطية (حركات الإصبع في كثير من الأحيان) التي أدلى بها المشاركون الجالسون استجابة للإشارات الحتمية المعروضة على شاشة الكمبيوتر. تناولت هذه الدراسة التي أجراها ريدالش وآخرون إذا تم الحفاظ على القدرة على وقف استجابة ما قبل القدرة عبر اختبار مقعد قياسي لتثبيط الاستجابة مقارنة باختبار التوازن التفاعلي حيث يجب قمع الخطوات التعويضية في بعض الأحيان23. وأظهرت النتائج وجود ارتباط بين نتيجة الاختبار المعرفي (وقت رد فعل إشارة التوقف) وخطوة تعويضية، مما يشير إلى أن قدرة الفرد على التوقف تعمم عبر مهام متنوعة.

Figure 4
الشكل 4 - ما إذا كانت هناك نسبة متوسط استجابة خطوة الساق. (أ)يظهر متوسط الطول الموجي للساق الساق الساق الساق. تظهر التجارب على الخطوات باللون الأحمر وتصل إلى محاكمات باللون الأسود. بيانات استجابة العضلات المثالية المعروضة لاثنين من المشاركين مع إما سريع (أعلى) أو بطيئة وقف (أسفل) وقت رد فعل إشارة. هذا وقت رد فعل إشارة التوقف يوفر مقياس ميلي ثانية من القدرة على التوقف. تم قياس استجابة العضلات المبكرة (EMG المتكاملة) من 100-300 مللي ثانية (منطقة الظلال الأصفر الفاتح). (ب)Scatterplot تبين العلاقة بين نسبة استجابة العضلات ووقف إشارة رد الفعل الوقت (SSRT) في 400 مللي ثانية تأخير البصرية, ص = 0.561; p = 0.029. مقتبس من الشكلين 3 و 5، ريدالش وآخرون23. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

مثال 2
تجسد هذه الدراسة كيف يمكن استخدام إعدادنا المعدل الهزيل والإفراج عند دمجه مع TMS لدراسة إعداد السيارات استنادًا إلى الرؤية. تم اختبار مفهوم التحمل (المقترح أصلاً من قبل جيبسون24)في سياق وضعي دائم ، لتحديد ما إذا كان قد تم تسهيل استفحال الكورتيكوستيبين لعضلة اليد (المستخدمة في الإمساك) عند عرض مقبض داعم. وكان مفتاح هذا النهج هو تقييم كيفية تأثر الحالة الإعلانية للنظام الحركي بالرؤية وحدها. على وجه التحديد ، تم تسليم نبضات TMS بعد وقت قصير من فتح النظارات الواقية ، ولكن قبل أي إشارة للحركة (أي إطلاق الكابل). وبهذه الطريقة فقط تم تحليل النشاط الحركي المتعلق بالمشهد البصري في حين كانت الاستجابة السلوكية للاضطراب ثانوية. على عكس الدراسة المذكورة أعلاه ، والتي أكدت على الحاجة إلى تثبيط الاستجابة من خلال تقديم استجابة الخطوة بشكل أكثر تكرارًا ، استخدمت هذه الدراسة احتمالًا متساويًا للمقبض (الوصول) مقابل عدم التعامل (الخطوة) للتركيز على فتيلة الحركة اليدوية. وأشارت النتائج إلى أن عرض المقبض أدى إلى تسهيل اليد الجوهرية (أي الإمساك) العضلات ولكن فقط في حالة الملاحظة النقية(الشكل 5)21. ملاحظة: للحصول على البيانات المثالية، واقتناء، وتحليل رمز البرمجيات، جنبا إلى جنب مع الملاحظات التوجيهية يرجى الرجوع إلى إطار العلوم المفتوحة (https://osf.io/9z3nw/). استخدم المثالان 1 و 3 تعليمات برمجية وإجراءات مشابهة، مع تعديلات على حالات معينة.

Figure 5
الشكل 5 - ما إذا كانت هناك نسبة بيانات تبين الفرق في إمكانية الكورتيكوستيبين للـ REACH (أي المقبض) مقابل تجارب STEP (أي عدم التعامل) في عضلة يد جوهرية بينما وقف المشاركون في العجاف المدعومة. أظهر هذا نشاطًا أكبر في اليد عندما كان المقبض موجودًا ويرى المشاركون ببساطة المقبض (OBS) ولكن هذا التأثير كان غائبًا أثناء كتل تجارب التوازن المنفصل (BAL) حيث تم إصدار الكابل بشكل دوري. تظهر أشرطة الخطأ الخطأ القياسي للمتوسط. في اتجاهين التدابير المتكررة ANOVA كشفت عن التفاعل بين الشرط والقدرة على تحمل التكاليف، F1، 62 = 5.69، #p = 0.020. ولمعالجة فرضياتنا المحددة، استخدمنا مقارنات مخططة مسبقاً لتحديد ما إذا كانت سعة MEP في الاستثمار الأجنبي المباشر أكبر عندما يكون المقبض موجوداً داخل كل شرط على حدة. بالنسبة للفرضية 1 ، تم استخدام المقارنات المخطط لها لمقارنة مستويات التكلفة (STEP ، REACH) داخل حالة OBS وكشفت عن زيادة كبيرة في السعة عندما كان المقبض مرئيًا ، t121 = 2.62 ، *p = 0.010. بالنسبة للفرضية 2، كنا قد تنبأنا في الأصل بالتفاعل، ولكن في الاتجاه المعاكس مما تم العثور عليه. المقارنة المخططة للتكاليف داخل شرط BAL لم تظهر أي فرق كبير يتعلق بوجود مقبض، t121 = -0.46، p = 0.644. مقتبس من الشكل 5، بولتون وآخرون21. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

مثال 3
هذا المثال الأخير يؤكد كيف قمنا بتكييف هذا الجهاز مرة أخرى لدراسة إعداد المحرك لعضلة اليد على أساس الرؤية ولكن ركزت على الحاجة إلى قمع العمل الساق بسرعة. في هذا الإصدار، تم تغطية غطاء المقبض بشكل دائم، بينما تم نقل كتلة الساق فقط. مثل المثال 1، تم التلاعب باحتمال إيقاف مقابل شروط الخطوة لتشجيع خطوة تلقائية. وبالنظر إلى أن المقبض لم يعد خيارا في هذه الدراسة، تم تخفيض درجة العجاف إلى الأمام قياس في الكاحل قليلا (~ 6 درجة مقابل ~ 10 درجة كما هو الحال في الدراستين أعلاه) للسماح رد فعل دعم ثابت. كان الاستخدام المحدد لهذا الإصدار من المهمة هو التحقيق في مفهوم القمع العالمي ، الذي تم استكشافه مسبقًا في المهام الجالسة حيث تم استخدام مكابس الأزرار البؤرية استجابة للمحفزات البصرية المقدمة على شاشة الكمبيوتر25. مثل المثال 2، تم تسليم TMS لتقييم excitability الكورتيكوستيالشوكي في عضلة اليد الجوهرية مباشرة بعد الوصول إلى بيئة الاستجابة (أي كتلة أو لا كتلة)، ولكن قبل أي جديلة للتحرك (أي الإفراج عن الكابل). كان الأساس المنطقي لاختبار عضلة اليد الجوهرية في مهمة تستخدم فقط استجابات الساق هو معرفة ما إذا كانت العضلات المهمة غير ذات صلة تظهر أدلة على قمع عام في جميع أنحاء النظام الحركي. تظهر النتائج المبينة أدناه في الشكل 6 أدلة على إغلاق واسع النطاق عبر نظام السيارات عندما يتم إيقاف خطوة تلقائية فجأة22.

Figure 6
الشكل 6 - ما إذا كانت هناك نسبة تعديل العجاف والإفراج عن المهمة مع كتلة الساق فقط (أي أي أي خيار لفهم مقبض الدعم). (أ)يصور هذا الشكل قمع سعة MEP في عضلة اليد الجوهرية عندما تم تقديم كتلة الساق (أي شرط NO-STEP). (ب)من التدابير المتكررة ANOVA، كانت حالة الخطوة x تفاعل الكمون، F1,18 = 4.47، p = 0.049، كبيرة. الفحص البصري للخط البياني 2 يكشف عن تناقص سعة MEP مع مرور الوقت لحالة NO-STEP فقط وتم تأكيد ذلك مع مقارنات المتابعة. على وجه التحديد ، كشفت هذه المقارنات عن انخفاض كبير في 200 مللي ثانية مقارنة مع 100 مللي ثانية t18 = 2.595 ، *p = 0.009 لحالة NO-STEP. وعلى النقيض من ذلك، فإن مقارنة مماثلة بين 200 مللي ثانية و100 مللي ثانية لحالة STEP لا تكشف عن أي فرق t18 = 0.346، p = 0.367. مقتبس من الشكلين 1 و 2، Goode وآخرون22. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Discussion

هذا تعديل العجاف ونظام الإفراج يوفر طريقة جديدة لتقييم الأدوار المعرفية في التوازن التفاعلي. كما هو الحال مع الإجراء الهزيل والإفراج القياسية ، يمكن التنبؤ باتجاه وسعة اضطراب الوضعية لهذا الموضوع في حين أن توقيت إطلاق الكابل لا يمكن التنبؤ به. والفريد من نوعه في النهج الحالي هو أن الوصول إلى الرؤية يخضع للرقابة الدقيقة بينما يظل الموضوع ثابتا ً وتتغير بيئة الاستجابة من حولهم لخلق فرص عمل و/أو قيود مختلفة. ومن خلال التلاعب بوجود عقبات وتكلفة تحمل هذه الطريقة، تركز هذه الطريقة على العمليات المعرفية مثل صنع القرار (أي اختيار العمل) وتثبيط الاستجابة فيما يتعلق باستعادة التوازن.

الأسلوب المقترح لديه القدرة على تقديم لمحة فريدة من نوعها في السيطرة العصبية للتوازن ولكن يطرح بعض القيود. على سبيل المثال، عند استخدام طريقة العجاف والإفراج، يتم بدء تحرير الكابل من العجاف إلى الأمام، الأمر الذي يتطلب خطوة استرداد التوازن وضوحا بالمقارنة مع أساليب أخرى من اضطراب الوضعية الخارجية10. أيضا، اتجاه وحجم اضطراب يمكن التنبؤ بها، والتي قد تؤدي إلى التنشيط التوقعي للعضلات التي عادة ما لا تشارك في سيناريوهات سقوط أكثر واقعية. وأخيراً، يتم حجب الرؤية مؤقتاً قبل إطلاق الكابل، الذي ينحرف أيضاً عن تجربة الفرد اليومية. هذه الميزات تجعل تقييمنا للتوازن مصطنعًا إلى حد ما وقد تمنع التعميم عبر طرق مختلفة من الاضطرابات. ومن المهم الاعتراف بأن التعميم على السقوط في العالم الحقيقي هو دائما مصدر قلق عند استخلاص استنتاجات بشأن كيفية التحكم في التوازن من أي طريقة تقييم معينة واحدة. في الواقع ، لا يوجد حاليًا اختبار شامل معترف به بشكل عام لقدرة التوازن4. وللأغراض الحالية، يسمح السقوط الأمامي المحدد بالحفاظ على خصائص الاضطرابات وإعدادات الاستجابة ثابتة مع التلاعب بمطالب معرفية محددة غالباً ما يتم إهمالها أو عدم إمكانية الوصول إليها في تقييمات التوازن التقليدية. وهذه الرقابة التجريبية مفيدة ولكن ينبغي أن تؤخذ في الاعتبار عند تفسير النتائج.

وكقيد ثان، قد يمثل بناء معدات الاختبار والمهارات الهندسية اللازمة تحديا لتنفيذ هذه الطريقة. قام ثلاثة طلاب في الهندسة الكهربائية من جامعة ولاية يوتا ببناء المنصة، وإعداد الإلكترونيات، وبرمجة وحدات التحكم الدقيقة لدفع محركات الأسلاك للغطاء وكتلة الساق. وكانت تكاليف البناء متواضعة (أي 15 ألف دولار لا تشمل لوحات القوة المركبة على المنصة). ومع ذلك، قد يشكل ذلك تحديا ً اعتماداً على الموارد المتاحة.

تم الحصول على رؤى محددة في السيطرة العصبية للتوازن باستخدام هذا النهج. تشير هذه الأمثلة إلى أنه يمكن استخدام تحفيز الدماغ غير الباضع لالتقاط مجموعة المحركات استنادًا إلى عرض الكائنات في سياق وضعي وتقديم تقنية لتقييم تثبيط الاستجابة باستخدام استجابات العضلات. وتجدر الإشارة إلى أن تقنية العجاف والإفراج المعدلة يمكن تكييفها بسهولة لدمج المسابير العصبية الفسيولوجية الأخرى مثل تخطيط الدماغ الكهربائي والطيف الوظيفي شبه بالأشعة تحت الحمراء. حتى من دون إدراج التدابير العصبية المباشرة، يمكن أن توفر تصاميم الدراسة التي تركز بالكامل على القوى الخارجية، وتنشيط العضلات، والحركية نظرة مهمة إلى العلامات السلوكية للعجز المعرفي. على سبيل المثال، أثبت كوهين وآخرون26تطبيقًا مثيرًا للاهتمام لاستخدام لوحات القوة لالتقاط التحولات الوضعية التوقعية أثناء مهمة خطوة تفاعلية. في دراستهم، تم الكشف عن العجز في تثبيط الاستجابة في كبار السن من خلال تحول الوزن غير مناسب، مما أدى بدوره إلى تأخير في أوقات خطوة رد فعل الاختيار. ويمكن تطبيق هذا النهج على النموذج الحالي للحصول على مقاييس حساسة للأخطاء في تحويل الوزن وتصعيده.

يتم إنشاء هذه الطريقة الجديدة من اختبار توازن تفاعلي راسخ حيث يتم تحرير المشاركين من العجاف المدعومة، والآن يتضمن سيناريوهات تتطلب المرونة السلوكية. تصاميم اختبار مناسبة لكشف تثبيط الاستجابة واختيار العمل تسمح لنا وسيلة لتطبيق المفاهيم من علم النفس المعرفي إلى مجال السيطرة على التوازن. وهذا النهج ضروري للبناء على الاعتراف بأن التدهور المعرفي وانتشار السقوط مرتبطان، واكتساب فهم ميكانيكي لكيفية منع الموارد المعرفية من السقوط. يفترض أن هذا الإعداد يمكن استخدامها ليس فقط كأداة بحثية، ولكن أيضا كوسيلة لتدريب الأدوار المعرفية في التوازن. هدف مهم من العمل المستمر مختبرنا هو فهم كيف يستخدم الدماغ المعلومات السياقية لتحديث الحركة التي ستكون الأكثر ملاءمة لمنع السقوط بالنظر إلى المناطق المحيطة بها. يمكن أن توجه الإشارات مثل توفر اليد المستقرة أو حاجز الخطوة المحتملة الاستجابة التي يجب القيام بها إذا نشأت الحاجة وقد تشكل عمليات الدماغ التنبؤية16سرًا. وتجدر الإشارة إلى أن القدرة على استخدام هذه المعلومات على النحو المناسب قد تتدهور مع التقدم في السن إذا كانت القدرات العقلية مثل التحكم في التداخل المثبط أو الذاكرة البصرية المكانية مطلوبة. وبالنظر إلى العلاقة بين التدهور المعرفي والسقوط1-3،فإن تنفيذ تصاميم الدراسة التي تؤكد على الحاجة إلى دمج الصلة السياقية يمكن أن يوفر نظرة ثاقبة قيمة في أوجه القصور في التوازن لدى العديد من الفئات السكانية الضعيفة.

Disclosures

وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.

Acknowledgments

تم دعم الأبحاث الواردة في هذا المنشور من قبل المعهد الوطني للشيخوخة التابع للمعاهد الوطنية للصحة تحت رقم الجائزة R21AG061688. المحتوى هو مسؤولية المؤلفين فقط ولا يمثل بالضرورة وجهات النظر الرسمية للمعاهد الوطنية للصحة.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
CED Power1401 Cambridge Electronic Design Data acquisition interface
Delsys Bagnoli-4 amplifier Delsys EMG equipment
Figure-eight D702 Coil Magstim Company Ltd TMS coil
Kistler Force Plates Kistler Instrument Corp. Multicomponent Force Plate Type 9260AA Force plates
Magstim 200 stimulator Magstim Company Ltd TMS stimulation units
PLATO occlusion spectacles Translucent Technologies Inc visual occlusion
Signal software Cambridge Electronic Design Version 7

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Mirelman, A., et al. Executive function and falls in older adults: new findings from a five-year prospective study link fall risk to cognition. PloS one. 7 (6), 40297 (2012).
  2. Herman, T., Mirelman, A., Giladi, N., Schweiger, A., Hausdorff, J. M. Executive control deficits as a prodrome to falls in healthy older adults: a prospective study linking thinking, walking, and falling. The Journals of Gerontology. Series A, Biological Sciences and Medical Sciences. 65 (10), 1086-1092 (2010).
  3. Saverino, A., Waller, D., Rantell, K., Parry, R., Moriarty, A., Playford, E. D. The Role of Cognitive Factors in Predicting Balance and Fall Risk in a Neuro-Rehabilitation Setting. PLOS ONE. 11 (4), 0153469 (2016).
  4. Rogers, M. W., Mille, M. -L. Chapter 5 - Balance perturbations. Handbook of Clinical Neurology. 159, 85-105 (2018).
  5. Adkin, A. L., Campbell, A. D., Chua, R., Carpenter, M. G. The influence of postural threat on the cortical response to unpredictable and predictable postural perturbations. Neuroscience Letters. 435 (2), 120-125 (2008).
  6. Marlin, A., Mochizuki, G., Staines, W. R., McIlroy, W. E. Localizing evoked cortical activity associated with balance reactions: does the anterior cingulate play a role. Journal of Neurophysiology. 111 (12), 2634-2643 (2014).
  7. Horak, F. B., Nashner, L. M. Central programming of postural movements: adaptation to altered support-surface configurations. Journal of Neurophysiology. 55 (6), 1369-1381 (1986).
  8. Nashner, L. M. Fixed patterns of rapid postural responses among leg muscles during stance. Experimental Brain Research. 30 (1), 13-24 (1977).
  9. Varghese, J. P., Marlin, A., Beyer, K. B., Staines, W. R., Mochizuki, G., McIlroy, W. E. Frequency characteristics of cortical activity associated with perturbations to upright stability. Neuroscience Letters. 578, 33-38 (2014).
  10. Mansfield, A., Maki, B. E. Are age-related impairments in change-in-support balance reactions dependent on the method of balance perturbation. Journal of Biomechanics. 42 (8), 1023-1031 (2009).
  11. Maki, B. E., McIlroy, W. E. The role of limb movements in maintaining upright stance: the "change-in-support" strategy. Physical Therapy. 77 (5), 488-507 (1997).
  12. Lakhani, B., Mansfield, A., Inness, E. L., McIlroy, W. E. Characterizing the determinants of limb preference for compensatory stepping in healthy young adults. Gait & Posture. 33 (2), 200-204 (2011).
  13. Mansfield, A., et al. Training rapid stepping responses in an individual with stroke. Physical Therapy. 91 (6), 958-969 (2011).
  14. Mansfield, A., Inness, E. L., Lakhani, B., McIlroy, W. E. Determinants of limb preference for initiating compensatory stepping poststroke. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 93 (7), 1179-1184 (2012).
  15. Cheng, K. C., Pratt, J., Maki, B. E. Effects of spatial-memory decay and dual-task interference on perturbation-evoked reach-to-grasp reactions in the absence of online visual feedback. Human Movement Science. 32 (2), 328-342 (2013).
  16. Dakin, C. J., Bolton, D. A. E. Forecast or Fall: Prediction's Importance to Postural Control. Frontiers in Neurology. 9, 924 (2018).
  17. Slobounov, S., Cao, C., Jaiswal, N., Newell, K. M. Neural basis of postural instability identified by VTC and EEG. Experimental Brain Research. 199 (1), 1-16 (2009).
  18. Maki, B. E., McIlroy, W. E. Cognitive demands and cortical control of human balance-recovery reactions. Journal of Neural Transmission. 114 (10), Vienna, Austria. 1279-1296 (2007).
  19. Bolton, D. A. The role of the cerebral cortex in postural responses to externally induced perturbations. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 57, 142-155 (2015).
  20. Rossi, S., Hallett, M., Rossini, P. M., Pascual-Leone, A. Safety of TMS Consensus Group Safety, ethical considerations, and application guidelines for the use of transcranial magnetic stimulation in clinical practice and research. Clinical Neurophysiology: official journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 120 (12), 2008-2039 (2009).
  21. Bolton, D. A. E., et al. Motor preparation for compensatory reach-to-grasp responses when viewing a wall-mounted safety handle. Cortex. 117, 135-146 (2019).
  22. Goode, C., Cole, D. M., Bolton, D. A. E. Staying upright by shutting down? Evidence for global suppression of the motor system when recovering balance. Gait & Posture. 70, 260-263 (2019).
  23. Rydalch, G., Bell, H. B., Ruddy, K. L., Bolton, D. A. E. Stop-signal reaction time correlates with a compensatory balance response. Gait & Posture. 71, 273-278 (2019).
  24. Gibson, J. J. The Ecological Approach To Visual Perception. , Houghton Mifflin. Boston. (1979).
  25. Majid, D. S. A., Cai, W., George, J. S., Verbruggen, F., Aron, A. R. Transcranial Magnetic Stimulation Reveals Dissociable Mechanisms for Global Versus Selective Corticomotor Suppression Underlying the Stopping of Action. Cerebral Cortex. 22 (2), 363-371 (2012).
  26. Cohen, R. G., Nutt, J. G., Horak, F. B. Errors in postural preparation lead to increased choice reaction times for step initiation in older adults. The Journals of Gerontology. Series A, Biological Sciences and Medical Sciences. 66 (6), 705-713 (2011).

Tags

السلوك، القضية 157، التوازن، الموقف، العجاف والإفراج، والإدراك، ومنع الاستجابة، واتخاذ القرارات، والسقوط
تعديل العجاف وتقنية الإصدار للتأكيد على تثبيط الاستجابة واختيار العمل في التوازن التفاعلي
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Bolton, D. A. E., Mansour, M. AMore

Bolton, D. A. E., Mansour, M. A Modified Lean and Release Technique to Emphasize Response Inhibition and Action Selection in Reactive Balance. J. Vis. Exp. (157), e60688, doi:10.3791/60688 (2020).

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