Summary
Presentato qui è un paradigma comportamentale che suscita solide risposte visuomotor veloci sui muscoli degli arti superiori umani durante i raggiungeli visivamente guidati.
Abstract
Introduction
Quando notiamo un messaggio sul nostro cellulare, ci viene richiesto di eseguire una copertura visivamente guidata per prendere il nostro telefono e leggere il messaggio. Caratteristiche visive come la forma e le dimensioni del telefono vengono trasformate in comandi motori che ci consentono di raggiungere con successo l'obiettivo. Tali trasformazioni visuomotor possono essere studiate in condizioni di laboratorio, che consentono un alto grado di controllo. Tuttavia, ci sono scenari in cui il tempo di risposta è importante, ad esempio, catturare il telefono se dovesse cadere. Gli studi di laboratorio sui comportamenti visuomotor veloci spesso si basano su paradigmi bersaglio spostati in cui i movimenti in corso vengono modificati a metà volo a seguito di alcuni cambiamenti nella posizione del bersaglio (ad esempio, vedi rif.1,2). Sebbene tali correzioni online possano verificarsi in <150 ms3, è difficile accertare la tempistica esatta dell'uscita rapida del visuomotor utilizzando la cinematica da sola a causa delle caratteristiche filtranti a passaggio basso del braccio e perché l'uscita rapida del visuomotor sostituisce un movimento già a metà volo. Tali complicazioni portano all'incertezza sui substrati alla base delle risposte rapide del visuomotor (vedi rif.4 per la revisione). Alcuni studi suggeriscono che strutture subcorticali come il collicolo superiore, piuttosto che aree corticali fronto-parietali, possono avviare correzioni online5.
Questa incertezza riguardo ai substrati neurali sottostanti può essere dovuta, almeno in parte, alla mancanza di un biomarcatore affidabile per l'uscita del sistema di visuomotor veloce. Recentemente, abbiamo descritto una misura di risposte visuomotor veloci che possono essere generate da posture statiche e registrate tramite elettromiografia (EMG). Le risposte bloccate da stimoli (SRS) sono raffiche di attività EMG bloccate nel tempo che precedono ilmovimento volontario 6,7, evolvendosi costantemente ~ 100 ms dopo l'inizio dello stimolo. Come suggerisce il nome, gli S SLR sono evocati dall'inizio dello stimolo, persistendo anche se un eventuale movimento vienetrattenuto 8 o si muove nella direzione opposta9. Inoltre, gli SLA evocati dallo spostamento del bersaglio in un paradigma dinamico sono associati a correzioni online di latenza piùbreve 10. Pertanto, gli SLA forniscono una misura oggettiva per studiare sistematicamente l'output di un sistema di visuomotor veloce coinvolto in TT a breve latenza, in quanto possono essere generati da una postura statica e analizzati da altri segnali EMG non correlati alla fase iniziale della risposta rapida del visuomotor.
L'obiettivo dello studio attuale è quello di presentare un paradigma di raggiungimento visivamente guidato che suscita robustamente gli SVOL. Studi precedenti che hanno studiato la SLR hanno riportato tassi di rilevamento inferiori al 100% tra i partecipanti, anche quando si utilizzano registrazioni intramuscolari più invasive6,8,9. Bassi tassi di rilevamento e il ricorso a registrazioni invasive limitano l'utilità delle misure SLR nelle future indagini sul sistema di visuomotor rapido nella malattia o per tutta la durata della vita. Mentre alcuni soggetti potrebbero semplicemente non esprimere SLR, gli stimoli e i paradigmi comportamentali usati in precedenza potrebbero non essere stati ideali per evocare la SLR. I rapporti passati degli SLA hanno in genere utilizzato paradigmi in cui i partecipanti generano raggiungementi guidati visivamente verso obiettivistatici,che appaiono improvvisamente 6,9. Tuttavia, un sistema di visuomotor veloce è il più probabile necessario in scenari in cui si deve interagire rapidamente con un oggetto che cade o vola, portando a chiedersi se lo spostamento piuttosto che gli stimoli statici possano evocare meglio gli S SLR. Pertanto, abbiamo adattato un paradigma target mobile utilizzato per studiare i movimentioculari 11e lo abbiamo combinato con un compito di raggiungimento guidato pro / anti visivamente utilizzato per esaminare l'SLR9. Rispetto ai risultati dei paradigmi utilizzati inprecedenza 6,8,9, è stato scoperto che gli SLA nel paradigma target emergente si sono evoluti prima, hanno raggiunto magnitudini più elevate e sono stati più diffusi nel campione dei partecipanti. Nel complesso, il paradigma target emergente promuove l'espressione di risposte visuomotor veloci a tal punto che le misure oggettive EMG possono essere fatte in modo affidabile con registrazioni superficiali, potenziando lo studio all'interno delle popolazioni cliniche e per tutta la durata della vita. Inoltre, il paradigma target emergente può essere modificato in molti modi diversi, promuovendo indagini più approfondite sui fattori sensoriali, cognitivi e motori che promuovono o modificano risposte visuomotor veloci.
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Protocol
Tutte le procedure sono state approvate dal Health Science Research Ethics Board dell'Università dell'Ontario occidentale. Tutti i partecipanti hanno fornito il consenso informato, sono stati pagati per la loro partecipazione e sono stati liberi di ritirarsi dall'esperimento in qualsiasi momento.
1. Preparazione dei partecipanti
NOTA: È stato studiato un piccolo campione di giovani partecipanti sani (3 femmine, 2 maschi; età media: 26 anni +/- 3,5). Tutti i partecipanti erano destrimani e avevano una visione normale o corretta alla normalità, senza disturbi visivi, neurologici o muscoloscheletrici attuali. Sono stati esclusi i partecipanti con una storia di lesioni muscoloscheletriche agli arti superiori o disturbi.
- Applicare sensori EMG al muscolo degli arti superiori mirato coinvolto nel movimento di raggiungimento in fase di studio. Qui, le registrazioni EMG sono state fatte dalla testa clavicolare del muscolo maggiore pettorale destro, che viene reclutato per raggiungere il corpo trasversale (verso sinistra).
NOTA: Le registrazioni possono essere fatte da altri muscoli dell'arto superiore o dalla porzione sternale o laterale del muscolo pettorale maggiore.- Visualizza il muscolo bersaglio richiedendo un'azione nota per reclutare il muscolo di interesse. Per la testa clavicolare del muscolo pettorale maggiore, chiedi al partecipante di rilassare i gomiti ai loro lati e spingere i palmi delle mani insieme. Se hai difficoltà a visualizzare il muscolo bersaglio, palpa l'area di interesse mentre il partecipante esegue ripetutamente l'azione richiesta e le aree bersaglio con notevoli cambiamenti nel muscolo per il posizionamento dell'elettrodo.
NOTA: La visualizzazione si riferisce all'identificazione del muscolo bersaglio, vedendo la forma del muscolo attraverso la pelle sovrascritta mentre il partecipante esegue un'azione che recluta il muscolo. La visualizzazione aiuta la localizzazione del muscolo bersaglio. - Utilizzando tamponi alcool, pulire la superficie della pelle sopra il muscolo bersaglio in cui verrà posizionato l'elettrodo e anche sull'area in cui si trova un elettrodo di terra.
- Preparare i sensori di superficie applicando adesivi e gel per elettrodi.
- Chiedi al partecipante di eseguire di nuovo l'azione associata al reclutamento muscolare e di aderire ai sensori sulla pancia muscolare, posizionandoli per giacere in parallelo con la direzione delle fibre del muscolo mirato. Posizionare l'elettrodo di terra sul contralaterale della clavicola al braccio di portata. Fissare sensori ed elettrodi di terra sulla pelle circostante con nastro medico. Attivate il sistema EMG per consentire la raccolta di EMG durante l'esperimento.
NOTA: Dopo il posizionamento degli elettrodi EMG, i dati EMG vengono raccolti passivamente e continuamente durante l'esperimento tramite il sistema EMG e salvati come flusso di dati analogico per un'analisi successiva. - Verificare la qualità del segnale EMG utilizzando un monitor desktop o un oscilloscopio collegato al sistema EMG. Per determinare la qualità adatta, fare in modo che il partecipante esegua un movimento di raggiungimento in o in direzione opposta rispetto alla direzione preferita del muscolo di interesse e assicurarsi che l'attività EMG aumenti o diminuisca, rispettivamente. Se non c'è attività a riposo, assicurarsi che l'attività EMG non aumenti per il movimento nella direzione non preferita.
NOTA: La qualità del segnale muscolare dagli elettrodi superficiali dipende da molte caratteristiche (ad esempio, distribuzione idiosincratica del tessuto adiposo, postura del soggetto). Si raccomanda che il picco di attività EMG associato al movimento nella direzione preferita (contratto) sia almeno 2 volte superiore al livello di attività a riposo, ma dovrebbe essere considerevolmente più alto. - Riposizionare gli elettrodi se necessario, per assicurarsi che questi livelli di attività siano osservati. Lasciare il monitor o l'oscilloscopio collegato durante l'esperimento per monitorare continuamente l'uscita EMG.
- Visualizza il muscolo bersaglio richiedendo un'azione nota per reclutare il muscolo di interesse. Per la testa clavicolare del muscolo pettorale maggiore, chiedi al partecipante di rilassare i gomiti ai loro lati e spingere i palmi delle mani insieme. Se hai difficoltà a visualizzare il muscolo bersaglio, palpa l'area di interesse mentre il partecipante esegue ripetutamente l'azione richiesta e le aree bersaglio con notevoli cambiamenti nel muscolo per il posizionamento dell'elettrodo.
- Impostare il partecipante specifico con i sensori EMG applicati in un apparato di raggiungimento robotico che consenta di raggiungere i movimenti su un piano orizzontale e l'applicazione della forza al manipulandum.
NOTA: L'aggiunta di forza contro il muscolo di interesse aumenta l'attività di fondo, consentendo l'espressione della SLR come aumento o diminuzione dell'attività muscolare a seguito della presentazione di stimoli nella direzione preferita o non preferita del muscolo, rispettivamente. Un livello di attività di base è particolarmente utile nella direzione non preferita, in quanto l'attività di base e di raggiungimento non preferita sarebbe indistinguibile senza una forza di caricamento in background. Può essere sufficiente una forza applicata di 5N a destra e 2N di forza verso il basso (opposta a un bersaglio presentato verso sinistra rispetto alla posizione iniziale), durante l'intero esperimento. La forza dovrebbe rimanere costante per tutto l'esperimento, quindi le forze più basse possono essere utilizzate se necessario.- Seduti il partecipante alla sedia sperimentale, dando la priorità al comfort del partecipante rispetto all'aggiunta forzata contro l'arto per ridurre al minimo i cambiamenti di postura durante l'esperimento.
2. Costruzione/apparato di stimolo
- Genera tutte le procedure sperimentali e gli stimoli nell'apparato di raggiungimento robotico con un display visivo integrato.
NOTA: Assicurarsi che l'apparato di raggiungimento robotico sia dotato di un'interfaccia tra l'uscita visiva e l'uscita del motore del manipulandum che consente registrazioni analogiche simultanee (ad esempio, posizione del manipulandum, uscita di fotodiodi) e registrazioni EMG. Assicurarsi che questo apparecchio sia dotato di un software in grado di eseguire blocchi di prove individuali pre-programmate con tutti i componenti visivi pre-programmati. Il display visivo integrato può essere un monitor standard o un proiettore personalizzato di alta qualità; tuttavia, si consigliano proiettori di qualità superiore per garantire la risoluzione temporale e visiva della destinazione visualizzata.- Generare i 4 componenti primari del paradigma di destinazione emergente (vedere la Figura supplementare 1) tramite un software integrato che guida la visualizzazione.
NOTA: i componenti devono essere tutti generati tramite un software integrato che proietta i componenti specificati sul display visivo durante ogni sessione di raccolta dati. Ogni componente viene immesso manualmente nel software, che trasforma le coordinate di input per le forme in forme visualizzate sul display visivo. Una codifica completa di tutti i componenti e movimenti di destinazione viene eseguita prima della raccolta dei dati, pertanto, non è richiesto alcun intervento sperimentatore del paradigma durante la raccolta dei dati, poiché il paradigma viene eseguito automaticamente in base alle risposte del partecipante. Le seguenti coordinate (riportate in cm) sono riferite in relazione al punto medio delle origini dei due robot manipulandum nell'apparato di raggiungimento robotico utilizzato per raccogliere dati dai partecipanti al manoscritto corrente. Tutti i componenti del paradigma sono visibili al partecipante durante ogni prova, ad eccezione della posizione iniziale che scompare dopo la comparsa del bersaglio in movimento. Un apparecchio diverso può utilizzare un sistema di riferimento diverso.- Generare un percorso y invertito immettendo manualmente le coordinate per sei rettangoli con le seguenti coordinate (y: - 19 (parte superiore della y invertita) o -34 (in basso di y invertita), x:-/+2 (interno, y invertito inferiore), -/+8 (y invertito inferiore esterno); larghezza .5 altezza: 20 (in alto) o 15 (in basso)).
- Generare un occluder immettendo manualmente le coordinate per un rettangolo di grandi dimensioni (centrato a: 0, -29; larghezza: 35 altezza: 15) sovrapponendo il centro del percorso y invertito. Il colore di questo occluder può variare da prova a prova, fornendo un'istruzione al partecipante.
NOTA: L'occluder contiene una tacca tagliata sul fondo centrale tra le due uscite (0, -29; larghezza: 5 altezza: 5). Il partecipante è istruito a: "fissare la tacca mentre un bersaglio è dietro l'occluder". In questo modo si garantisce che l'occhio sia stabile all'emergenza del bersaglio. L'occluder sarà colorato di rosso o verde all'inizio di ogni prova. - Genera un bersaglio in movimento immettendo manualmente le coordinate per un cerchio che alla fine si sposterà lungo la y invertita e dietro l'occluder (inizio: 0, -17; raggio: 1; velocità: 10 cm/s, velocità dietro occluder: 30 cm/s).
NOTA: Il bersaglio in movimento (T1) è visibile e stazionario all'inizio di ogni prova. - Genera come si muoverà la destinazione nel software specificando le coordinate x e y del movimento di destinazione.
NOTA: La velocità del bersaglio è calcolata dalla distanza delle coordinate successive x e y. La corretta presentazione del movimento di destinazione dipende dalla capacità del software e del display visivo di aggiornare correttamente ogni posizione x e y in rapida successione. Nel software, modificare lo stato del bersaglio in movimento in "invisibile al partecipante" quando la posizione x e y del bersaglio si è spostata completamente al di sotto dell'occluder fino a quando la posizione x e y non è completamente emersa dall'occluder. - Generare una posizione iniziale (0, -42; raggio 1). Il partecipante dovrà acquisire questa posizione per avviare ogni prova.
- Genera un cursore in tempo reale (RTC) che rappresenta la posizione della mano del partecipante sullo schermo in tempo reale.
NOTA: La mano/braccio del partecipante è stato occluso durante l'esperimento attraverso uno specchio rivolto verso l'alto che riflette i bersagli presentati verso il basso. Questo può essere fatto tramite funzioni software integrate specifiche per l'apparato, che posiziona un bersaglio sopra le coordinate x e y continuamente aggiornate della mano.
- Generare i 4 componenti primari del paradigma di destinazione emergente (vedere la Figura supplementare 1) tramite un software integrato che guida la visualizzazione.
3. Procedura
- Fare clic sul pulsante "Iniziare" sul software associato presentato sullo schermo dello sperimentatore, che avvia il primo studio e la forza generati dall'apparato di raggiungimento robotico applicato all'arto superiore del partecipante.
NOTA: dopo l'avvio dei clic dello sperimentatore, lo sperimentatore non richiede alcun intervento, fino a quando tra i blocchi in cui lo sperimentatore deve premere ricomincia. L'intervento dello sperimentatore può anche essere richiesto se il segnale EMG viene continuamente monitorato cambia o il partecipante non è in grado di completare l'esperimento. Tutti gli esperimenti devono essere interrotti immediatamente in caso di emergenza. La forza applicata alla mano del partecipante viene automaticamente interrotta se il partecipante lascia andare la maniglia tramite programmi di attività integrati. Si raccomanda di utilizzare un apparecchio con un pulsante per terminare l'esperimento in situazioni di emergenza.- Istruire verbalmente il partecipante ad avviare la prima prova portando l'RTC (indicato dalla posizione del manipulandum) nella posizione di partenza (T0) per una durata variabile di 1- 1,5 s. L'occluder cambia colore per istruire il soggetto che la prossima prova richiede un pro- o anti-reach.
NOTA: l'entrata di RTC in T0 avvia ogni prova. Se il partecipante esce dalla posizione iniziale T0 prima del tempo prescritto, la versione di valutazione verrà ri ricominciata una volta che RTC è tornato in T0. - Assicurarsi che il bersaglio in movimento (T1) che era fermo e visibile al partecipante nella parte superiore della y invertita (2.1.1.3), inizi a muoversi verso il partecipante lungo il percorso della y invertita, avviato dal partecipante portando RTC in T0 nel passaggio precedente.
NOTA: Quando T1 inizia a muoversi, T0 scompare. Nessuna restrizione viene posta sul braccio del partecipante dopo questo periodo, tuttavia, il partecipante è istruito a rimanere entro i confini immaginati di T0. - Assicurarsi che T1 si muova dietro l'occluder ed è invisibile al partecipante. Durante questo intervallo, il partecipante mantiene la posizione della mano al T0 immaginato.
- Assicurarsi che T1 viaggi dietro l'occluder a una velocità costante di 30 cm/s lungo l'asse y verso il partecipante. Una volta che T1 raggiunge la metà della lunghezza dell'occluder, biforca lungo una delle uscite y invertite con una componente di velocità x aggiuntiva. Pertanto, la velocità lungo l'asse y è mantenuta costante. Il bersaglio svanisce per un ritardo costante di ~0,5 s, con il ritardo a seconda delle dimensioni dell'occluder e della velocità del movimento T1.
- Quando T1 raggiunge il bordo dell'occluder più vicino al partecipante, assicurarsi che il programma software non presenti T1 come emergente scivolando oltre il bordo dell'occluder, poiché farlo presenterebbe inizialmente uno stimolo "mezzaluno" al sistema visivo. Invece, controlla che il programma software mantenga T1 invisibile fino a quando non è emerso l'obiettivo completo, quindi lo presenta al partecipante.
NOTA: Questo viene fatto per controllare gli effetti di elaborazione visiva di stimoli parziali, specialmente se vengono utilizzate diverse velocità di bersagli che attraverserebbe il confine in momenti diversi. Un'emergere parziale di un bersaglio (ad esempio, lo stimolo della mezza luna) produce un bersaglio composto inizialmente da una frequenza spaziale più elevata, che in base ai risultati precedenti porterebbe ad un aumento della latenza SLR e a una diminuzione dellamagnitudine 10. - Verificare che il programma software presenti T1 su un lato randomizzato in uno dei due percorsi y invertiti mentre la mano del partecipante rimane ferma a T0.
NOTA: Simultaneo con l'emergere di T1 dal basso dell'occluder, un bersaglio secondario viene presentato nell'angolo dello schermo, in una posizione coperta da un fotodiodo. Questo target presentato al fotodiodo non è visto dal soggetto ma fornisce un segnale analogico a un fotodiodo integrato nel dispositivo di raggiungimento robotico. Questo segnale di fotodiodo consente l'allineamento preciso dell'aspetto bersaglio con l'attività muscolare e garantisce che non siano presenti ritardi o ritardi all'interno dell'apparato di raggiungimento robotico. - Quando T1 emerge da dietro l'occluder, vedere se il partecipante è in grado di generare una portata visivamente guidata a seconda del colore dell'occluder. Quando l'occluder è verde, chiedere al partecipante di intercettare T1 con l'RTC. Quando l'occluder è rosso, chiedere al partecipante di spostare l'RTC lontano da T1.
NOTA: Un colore verde occluder (2.1.1.2) indica una portata (cioè verso l'occulder) e un colore rosso indicato lontano dal bersaglio mobile T1 (cioè un anti-reach). Nella condizione anti-reach, un'intercettazione corretta non si basa sull'immagine speculare di T1, ma piuttosto sulla distanza orizzontale relativa a T0. - A seconda del loro comportamento di raggiungimento, fornire feedback come "hit" (intercettazione corretta), "wrongway" (direzione errata per pro / anti reach) o "miss" (né risposte corrette né errate rilevate) durante l'intervallo inter-trial. Questo feedback è costituito da testo scritto sull'occluder.
- Assicurarsi che T1 e T0 ricompavano nelle rispettive posizioni originali 200 ms al termine del comportamento di copertura del partecipante. Avviare la versione di valutazione successiva quando il partecipante porta l'RTC a T0.
- Istruire verbalmente il partecipante ad avviare la prima prova portando l'RTC (indicato dalla posizione del manipulandum) nella posizione di partenza (T0) per una durata variabile di 1- 1,5 s. L'occluder cambia colore per istruire il soggetto che la prossima prova richiede un pro- o anti-reach.
- Chiedi a ogni partecipante di eseguire 4 blocchi di 100 prove, producendo 100 raggiunge per condizione. Randomizzare i tipi di prova intervallati da pro o anti-reaches dopo stimoli sinistro e destro. Il completamento di ogni blocco richiede circa 7,5 minuti.
NOTA: Si consiglia che ogni condizione sia costituita da un minimo di ~ 80 ripetizioni quando si utilizzano registrazioni di superficie, poiché il passaggio di analisi successivo si basa sui dati di molte prove per il rilevamento SLR.- Ridurre al minimo il movimento del partecipante tra ogni blocco per garantire la coerenza delle registrazioni. Dopo la conferma verbale che il partecipante è pronto per iniziare il blocco successivo, avviare il blocco successivo e continuare a monitorare le prestazioni dei partecipanti e l'output EMG.
NOTA: Potrebbe essere necessario un monitoraggio continuo dell'uscita EMG tramite un monitor desktop da parte dello sperimentatore per rilevare problemi con le registrazioni EMG di superficie. Ad esempio, durante lunghi periodi di raggiungimento dei movimenti, gli elettrodi EMG superficiali possono sbloccarsi dalla pelle del partecipante a causa della sudorazione.
- Ridurre al minimo il movimento del partecipante tra ogni blocco per garantire la coerenza delle registrazioni. Dopo la conferma verbale che il partecipante è pronto per iniziare il blocco successivo, avviare il blocco successivo e continuare a monitorare le prestazioni dei partecipanti e l'output EMG.
- Raccogliere dati da un paradigma statico di controllo per consentire il confronto dei dati con quelli ottenuti nel paradigma target emergente.
NOTA: Questo può essere fatto prima o dopo il paradigma target emergente. Per creare un paradigma statico di controllo, ripetere i passaggi 2.1.1.3, 2.1.1.5, 2.2, 3.1, 3.1.1, 3.1.7, 3.2 e 3.2.1; tuttavia, nel passaggio 2.1.1.3, non codificare T1 partendo dalla parte superiore dello schermo e spostandosi verso il partecipante. Invece, posizionare T1 per apparire a sinistra o a destra di T0. Inoltre, T0 è ora rosso o verde simile all'occluder utilizzato nel paradigma target emergente. Il processo procede come descritto di seguito.- Istruisci verbalmente il partecipante a portare l'RTC in T0 per iniziare la prima prova, che si trova nella stessa posizione del paradigma di destinazione emergente.
- Assicurarsi che il programma software presenti T0 come rosso o verde per indicare rispettivamente un pro o un anti-reach. Randomizzare il periodo di attesa di 1-2 per il partecipante per detenere l'RTC in T0.
- Assicurarsi che il programma software presenti un bersaglio statico a sinistra o a destra, a 10 cm da T0. Randomizzare il lato bersaglio attraverso le prove.
- Come nel paradigma target emergente, chiedi al partecipante di raggiungere un bersaglio se T0 è verde e raggiungere nella direzione diametralmente opposta lontano da un bersaglio se T0 è rosso. La prova successiva procede dopo il contatto con un bersaglio o una posizione anti-bersaglio.
- Assicurati che ogni partecipante ha eseguito 4 blocchi di 100 prove, producendo 100 raggiunge per condizione. I tipi di prova sono stati intermixati casualmente.
4. Analisi
- Analizzare tutti i dati negli script personalizzati offline ed eliminare le versioni di valutazione degli errori.
NOTA: le prove di errore sono definite da direzioni di copertura errate (3,5 cm), da TT lunghi (>500 ms) che indicano una presunta disattenzione o brevi RTI (<120) che indicano l'anticipazione.- Derivare il tempo di reazione (RT) per raggiungere i movimenti per ogni prova identificando il tempo in cui il movimento ha superato l'8% della velocità tangenziale di picco.
NOTA: Possono essere utilizzati altri metodi per definire RT. - Per analizzare l'attività muscolare, utilizzare script offline per convertire i segnali EMG in microvolt sorgente, rimuovere qualsiasi offset CC, correggere il segnale EMG e filtrare il segnale con un filtro medio mobile a 7 punti.
- Utilizzare un'analisi roc (Receiver-Operating Characteristic) in serie temporali per rilevare la presenza e la latenza dell'SLR6,7.
NOTA: possono essere utilizzati metodi alternativi per determinare la natura bloccata nel tempo dell'attività SLR.- Per eseguire l'analisi ROC delle serie temporali, separare i dati EMG in base al lato della presentazione di destinazione e delle condizioni di prova (la figura 1a mostra i dati sinistro e destro per i pro-reaches).
- Calcolare l'area sotto la curva ROC per le due popolazioni, per ogni campione di tempo (1 ms) da 100 ms prima a 300 ms dopo la presentazione di destinazione (ad esempio, Figura 2c).
NOTA: il valore ROC pari a 0,5 indica una discriminazione casuale, mentre i valori di 1 o 0 indicano rispettivamente una discriminazione perfettamente corretta o errata rispetto alla presentazione del target. - Determinare la latenza discriminazione come il primo di 8 punti consecutivi su 10 che ha superato un valore di 0,6(figura 2c indicata da linee verticali rosse o blu).
NOTA: la soglia e il numero di punti che superano la soglia possono variare a seconda della qualità e della quantità delle registrazioni EMG superficiali o intramuscolari e un'analisi di bootsstrapping può essere utilizzata per determinare oggettivamente gli intervalli di confidenza. Il lavoro passato ha dimostrato che un valore pari a 0,6 equivale approssimativamente a un intervallo di confidenza del 95%12.
- Per determinare la presenza di una SLR nelle prove pro-reach, utilizzare un'analisi RT-split (vedere figura 18), in base alla quale i passaggi 4.1.3.2 e 4.1.3.3 vengono eseguiti separatamente sulla metà precoce e tardiva dei raggiungono in base a RT(Figura 1a prove viola e prove verdi).
- Traccia i primi tempi di discriminazione e significa rt precoce come un punto, quindi traccia il tempo di discriminazione tardiva e media RT tardiva come secondo punto sullo stesso grafico. Collegare questi due punti con una linea (Figura 1c). Una SLR viene rilevata quando la pendenza di questa linea supera i 67,5°.
NOTA: Per questa linea, una pendenza di 90° indicherebbe che i tempi di discriminazione EMG sono perfettamente bloccati alla presentazione dello stimolo (poiché l'attività EMG è iniziata alla stessa latenza, indipendentemente dal conseguente tempo di movimento), mentre una pendenza di 45 ° indicherebbe che la discriminazione EMG è perfettamente bloccata all'inizio del movimento. In pratica, viene utilizzata una pendenza di taglio di 67,5° (a metà strada tra 45° e 90°) per rilevare se una SLR era presente (pendenza > 67,5°) o meno (pendenza < 67,5°); in quanto ciò indica che l'attività EMG è più bloccata allo stimolo piuttosto che all'inizio del movimento.
- Traccia i primi tempi di discriminazione e significa rt precoce come un punto, quindi traccia il tempo di discriminazione tardiva e media RT tardiva come secondo punto sullo stesso grafico. Collegare questi due punti con una linea (Figura 1c). Una SLR viene rilevata quando la pendenza di questa linea supera i 67,5°.
- Se viene determinata la presenza di SLR, definire la latenza SLR in base alla latenza di discriminazione di tutte le prove (4.1.3.3).
- Definire la magnitudine SLR come differenza tra le tracce EMG media sinistra e destra (ad esempio, tracce di rosso scuro figure 2c rispetto a tracce rosso chiaro o tracce blu scuro rispetto a quelle blu chiaro) dalla latenza SLR alla latenza post discriminazione di 30 ms.
NOTA: i valori di tempo di magnitudo possono essere estesi o abbreviati.
- Derivare il tempo di reazione (RT) per raggiungere i movimenti per ogni prova identificando il tempo in cui il movimento ha superato l'8% della velocità tangenziale di picco.
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Representative Results
Le risposte bloccate allo stimolo (SRS) sono brevi raffiche di tempo di attività muscolare bloccate all'inizio dello stimolo che si evolvono ben prima della più grande raffica di reclutamento muscolare associata all'insorgenza del movimento. La natura time-locked della SLR ha prodotto una "fascia" di attività muscolare visibile a ~ 100 ms durante la visualizzazione di tutte le prove ordinate per il tempo di reazione (RT) (Figura 1a, evidenziata da scatole grigie). Come mostrato nella figura 1a, gli S SLR dipendevano dalla posizione del bersaglio, con S SLR sul pettorale destro maggiore costituiti da un aumento o una diminuzione del reclutamento muscolare a seguito della presentazione del bersaglio verso sinistra o verso destra, rispettivamente. Gli S SLR sono stati rilevati con un'analisi RT split (metodi 4.1.4), in base alla quale sono state eseguite analisi ROC separate in serie temporali nelle prove RT precoci e tardive(Figura 1b- viola contro verde). Questa analisi indica se l'esordio di EMG era invariante allo stimolo o all'insorgenza del movimento, che era determinato dalla pendenza della linea che collegava i tempi di discriminazione precoce e tardiva tracciati in funzione di RT (Figura 1c). Studi precedenti della SLR utilizzando stimoli statici hanno riportato tassi di rilevamento in tutti i partecipanti inferiori al 70%8,9. Qui, è stato fatto un confronto con l'efficacia di un paradigma target emergente nell'evocare gli SVOL a quello ottenuto utilizzando un paradigma con obiettivi statici.
Nel paradigma target emergente (Figura supplementare 1), i soggetti hanno raggiunto obiettivi in movimento emergenti anziché obiettivi stazionari. La figura 2 mostra i dati di due soggetti che raggiungono un obiettivo stazionario (prima e terza riga) o obiettivi in movimento che emergono sotto un occluder (seconda e quarta riga). Il partecipante 1 non mostra una SLR nel paradigma statico, ma mostra una Chiara SLR nel paradigma target emergente; Gli SLA erano evidenti come una banda verticale di attività nei grafici prova per prova (Figura 2a) ~ 100 ms dopo l'inizio dello stimolo nel paradigma emergente ma non statico. L'SLR era evidente anche nelle tracce media di EMG (Figura 2b) per il partecipante 1 nel paradigma emergente ma non statico (tracce rosse nelle prime due righe della figura 2b). Il partecipante 1 ha fornito un esempio di qualcuno che non mostra una SLR in un paradigma statico usato in precedenza in letteratura, ma che mostra una SLR nel paradigma target emergente. Al contrario, mentre il partecipante 2 mostrava una SLR sia nei paradigmi bersaglio statici che in quelli emergenti, la grandezza della SLR era molto maggiore nel paradigma bersaglio emergente, con magnitudini che si avvicinavano a quella raggiunta poco prima dell'inizio del movimento.
La Commissione ha confrontato le proprietà degli SLA osservati negli obiettivi emergenti con il paradigma statico in tutto il campione, esaminando i dati raccolti nella condizione pro-reach. Come mostrato nella figura 3a (linee verdi) e coerente con i risultati rappresentativi nella figura 2, la magnitudo SLR è stata considerevolmente maggiore nel paradigma target emergente rispetto a quello statico, con magnitudini di reclutamento nell'intervallo 80-120 ms dopo l'inizio dello stimolo che è aumentato di cinque volte in media. A differenza di tali cambiamenti sistematici nella magnitudine SLR, la latenza degli SLR rilevati non differiva nel paradigma obiettivo statico rispetto a quelloemergente (Figura 3a, linee viola). Come mostrato nella figura 3b (barre blu), gli SVOL sono stati rilevati in tutti e cinque i partecipanti al paradigma target emergente (cioè una prevalenza del 100%), ma solo in tre partecipanti in un paradigma con obiettivi statici (cioè una prevalenza del 60%, simile airapporti precedenti 8,9). Osservare gli SLA su tutti i partecipanti al paradigma target emergente è stato ancora più impressionante considerando che ci siamo affidati a registrazioni EMG superficiali non invasive, mentre i rapporti precedenti hanno generalmente fatto affidamento su registrazioni EMG intramuscolari invasive. È importante sottolineare che, sebbene i RT di copertura tendessero ad essere molto più brevi nel paradigma target e statico emergente(Figura 3b, linee nere), gli SVOL non si presentano semplicemente nel paradigma target emergente a causa di RTI accelerate. Ad esempio, i dati per il partecipante 1 nella figura 2 mostravano SVOL prominenti nel target emergente ma non paradigma statico per intervalli sovrapposti di TT di portata. Infine, la Corte ha anche esaminato in che modo l'istruzione di allontanarsi dall'obiettivo emergente ha influenzato gli SLA. Come si è trovato in precedenza con ibersagli statici 9, le magnitudini SLR nella condizione anti-reach sono state disattivate rispetto a quella nella condizione pro-reach (Figura 3c, linee blu; vedere anche tracce EMG media nella Figura 2, Figura 4). Ciò dimostra che il paradigma target emergente può essere utilizzato per studiare aspetti del controllo cognitivo, che in questo caso riguardavano il consolidamento dell'istruzione per spostarsi verso o lontano da un bersaglio emergente.
Mostriamo i dati registrati da tutti e cinque i partecipanti nella figura 4, al fine di illustrare la variabilità delle caratteristiche degli SLR registrati nei paradigmi bersaglio statici rispetto a quelli emergenti nelle condizioni pro e anti-reach (le caselle grigie nella figura 4 raffigurano l'intervallo SLR). Come per il partecipante 1 (mostrato nelle due righe superiori nella figura 2), il partecipante 5 ha anche mostrato una SLR nel target emergente ma non un paradigma statico nella condizione pro-reach. Come per il partecipante 2 (mostrato nelle due righe inferiori nella figura 2),i partecipanti 3 e 4 hanno anche mostrato SVOL considerevolmente più grandi nei paradigmi target e statici emergenti nella condizione pro-reach. Altre due caratteristiche dei dati riportati nella figura 4 meritano di essere sottolineate. In primo luogo, nei partecipanti 3, 4 e 5, abbiamo osservato una SLR più grande nella variante anti-reach del compito target emergente, con la serie temporali ROC che ha raggiunto un picco superiore a 0,6 prima di assumere livelli vicini a 0. Una SLR verso lo stimolo in una condizione anti-reach è stata osservata inprecedenza 9, e lo abbiamo collegato al breve movimento della mano verso lo stimolo in una variante anti-reach di un compito di correzione on-line3. In secondo luogo, nella condizione pro-reach nel compito target emergente, è stata osservata una separazione distinta tra la SLR e la conseguente attività allineata al movimento in alcuni partecipanti (ad esempio, partecipanti 1, 3 e 5; vedere come la serie temporale ROC scende brevemente dopo aver raggiunto il picco durante l'intervallo SLR), ma ha scoperto che la SLR si è mescolata in attività allineate al movimento in altri (ad esempio, i partecipanti 2 e 4). Come notato di seguito, questo si riferisce alla progettazione di algoritmi per il rilevamento della SLR.
Nel complesso, il paradigma target emergente è più efficace nell'evocare SVOL e short RT rispetto ai paradigmi che utilizzano obiettivi statici. Ciò è dimostrato dall'aumento della prevalenza di SLR, dell'entità e delle RT a latenza più breve rispetto agli obiettivi statici.
Figura 1: Rilevamento SLR. Esempio di SLR da parte di un partecipante rappresentativo, che illustra i criteri di rilevamento per gli SLR. (a) Reclutamento trial-by-trial per il muscolo maggiore pettorale destro per i raggiungementi destro o sinistro nella condizione pro-reach. Ogni riga è una prova diversa. L'intensità del colore trasmette la grandezza dell'attività EMG. Le prove sono state ordinate per raggiungere RT (scatole bianche) e allineate all'inizio dello stimolo (linea nera). La SLR appariva come una bande di attività verticale evidenziata da scatole grigie; si noti come l'attività EMG sia aumentata o diminuita (bloccata nel tempo ~ 90 ms) dopo la presentazione dello stimolo verso sinistra o verso destra, rispettivamente. Le barre viola o verdi indicano le prove che contribuiscono rispettivamente ai gruppi RT precoce o tardivo. (b) Analisi ROC in serie temporali che indica il tempo di discriminazione EMG per le prove precondo (viola) e tardive (verdi) di cui alla lettera a . (e) Per i primi gruppi (viola) e tardivo (verde), rt medio è stato tracciato in funzione della discriminazione della RDC. La pendenza della linea che collega questi due punti è di 83,7°, il che indica che l'attività EMG era più allineata alla presentazione dello stimolo che all'inizio del movimento. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2: Risultati rappresentativi. Dati dei partecipanti 1 e 2 che mostrano la variabilità in presenza o assenza o SLR nella statica (1riga st e 3rd) e la coerenza della presenza di SLR nei paradigmi target emergenti (2nd e 4th rows). (a) Reclutamento trial-by-trial per il muscolo maggiore pettorale destro per questi partecipanti (stesso formato della figura 1a). Le condizioni che espongono una SLR sono delineate in viola(2 °,3° e 4° righe). (b) Media +/- SE dell'attività EMG sia per i pro (rosso) che per gli anti (blu), segregati a fianco della presentazione dello stimolo (tracce più deboli utilizzate per i movimenti nella direzione non preferita). (e) Analisi ROC in serie temporali per i pro (rosso) e anti (blu) di cui alla lettera b). Epoca SLR evidenziata in scatola grigia; linee tratteggiate orizzontali a 0,4 e 0,6. Le linee colorate verticali (se presenti in condizioni pro) mostrano il tempo di discriminazione per le prove di copertura pro- (rosso) o anti- (blu). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3: Effetti di un paradigma target emergente sulle caratteristiche della SLR e raggiungere RT. (a) Latenza SLR (viola) e grandezza (verde) per i pro raggiunge in paradigmi bersaglio statici rispetto a quelli emergenti. Latenza definita come primi 8 punti dati continui su 10 che superano la soglia ROC di 0,6 (vedere metodi). L'entità della SLR è stata definita come l'area integrata oltre i 30 ms dopo la discriminazione SLR tra l'attività media di EMG nei processi a sinistra e a destra. Tutte le grandezze sono state normalizzate al massimo per il partecipante in tutte le condizioni (ad esempio, un valore di 1 indica la risposta massima). (b) La prevalenza della SLR e la portata di RT.(c) l'entità e la latenza delle SLR sono il risultato di pro e anti-reaches nel paradigma target emergente. * denota significatività a p<.05 rispetto alla condizione statica o anti-condizione basata su test t non accoppiato. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 4: Analisi media EMG e serie temporali ROC per tutti i partecipanti. Colonna sinistra di grafici: Media +/- SE dell'attività EMG sia per i pro (rosso) che per gli anti (blu), segregati dal lato della presentazione dello stimolo (tracce più deboli utilizzate per i movimenti nella direzione non preferita). Colonna destra dei grafici: Analisi ROC in serie temporali per pro (rosso) e anti (blu) raggiunge mostrato in (colonna sinistra di grafici). Epoca SLR evidenziata in scatola grigia; linee tratteggiate orizzontali a 0,4 e 0,6. Le linee colorate verticali (se presenti in condizioni pro) mostrano il tempo di discriminazione per le prove di copertura pro- (rosso) o anti- (blu). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura complementare 1: Visualizzazione dall'alto del compito nel dispositivo di raggiungimento robotico. Un grande punto bianco in basso a sinistra rappresenta il fotodiodo. La destinazione bianca (T1) viene visualizzata uscendo dal percorso 'y' invertito a sinistra. Il punto bianco a destra di T1 rappresenta RTC nel bel mezzo di una portata visivamente guidata. L'occluder è mostrato qui come verde, indicando che era necessaria una portata pro. T0 non mostrato, a causa della contemporanea scomparsa con l'emergenza bersaglio. Clicca qui per scaricare questa cifra.
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Discussion
Gli esseri umani hanno una notevole capacità, quando necessario, di generare azioni rapide e visivamente guidate a latenze che si avvicinano a ritardi di conduzione afferenti ed efferenti minimi. In precedenza abbiamo descritto le risposte bloccate da stimoli (SRS) sull'arto superiore come una nuova misura per le risposte rapide del visuomotor6,9,10. Sebbene utile nel fornire un benchmark trial-by-trial per il primo aspetto del reclutamento muscolare degli arti superiori influenzato dallo stimolo visivo, gli SRS degli arti non sono stati espressi in tutti i soggetti e spesso si sono affidati a registrazioni intramuscolari invasive. Qui viene descritto un paradigma di destinazione emergente (file supplementare 1) e i risultati vengono confrontati con quelli ottenuti con obiettivi statici. I vantaggi del paradigma target emergente sono evidenti all'interno dei singoli partecipanti, poiché i partecipanti che non esprimono la SLR in un paradigma statico esprimono uno nel paradigma target emergente (ad esempio, Figura 2, partecipante 1- 1a riga contro 2a riga). Inoltre, gli SLA espressi nel paradigma target emergente sono molto più grandi che in altri paradigmi, a volte raggiungendo magnitudini equivalenti a magnitudini volizionali (Figura 2, partecipante 2; Figura 4, partecipante 5). Pertanto, questo paradigma si è dimostrato efficace nell'aumentare la magnitudine (Figura 3a), nella rilevabilità della SLR (Figura 3b) e nel promuovere RT di portata più breve di ~ 50 ms (Figura 3b), rispetto a un paradigma che utilizza obiettivi statici. Il paradigma target emergente ha anche vantaggi rispetto ai paradigmi che richiedono correzioni a metàvolo 4, in cui viene presentato un nuovo stimolo mentre un movimento di raggiungimento è già a metà volo. EMG o cambiamenti cinetici ai movimenti già a metà volo possono verificarsi anche durante esperimenti che cambiano il feedback visivo della posizione corrente della mano, da solo o in combinazione con i cambiamenti nella posizione target13. Sebbene comunemente usato per studiare risposte visuomotor veloci, in tali paradigmi l'attività EMG, cinetica e / o cinematica guidata in risposta al nuovo stimolo si evolvono in cima all'attività correlata al movimento originale. Al contrario, poiché il partecipante si trova in una posizione stabile al momento dell'emergere dello stimolo nel paradigma target emergente, gli SRS sono facilmente percepibili, anche su base sperimentale.
I tre aspetti più critici del paradigma target emergente sono l'uso del movimento implicito dietro una barriera (3.1.3), la certezza del tempo di apparizione del bersaglio (3.1.4) e l'emergere completo del bersaglio da dietro un occluder (3.1.5). Tra questi tre aspetti, ipotizzamo che l'uso del movimento implicito sia il più importante. Il movimento implicito produce segnali forti nelle aree legate al movimento nel flusso visivo dorsale che sono indistinguibili da quelli prodotti dai bersagli in movimentovisibili 14. Ipotizzamo che, se combinato con tale movimento implicito, l'improvvisa comparsa del bersaglio emergente al di sotto dell'ostacolo crei un transito visivo più forte rispetto al paradigma del bersaglio statico. La nostra attuazione del paradigma obiettivo emergente ha anche incorporato un alto grado di certezza prova per prova del momento in cui l'obiettivo sarebbe riasscolato. La scomparsa e la successiva comparsa del bersaglio dietro la barriera possono essere simili a un "intervallo di distanza" tra l'offset di una fissazione centrale o lo stimolo di attesa e la presentazione di un bersaglio periferico, che accelera anche i tempi di reazionedi raggiungere i 15 e promuove l'espressione di express saccades16, che sono un altro tipo di risposta visuomotor veloce. Infine, è importante che l'obiettivo che emerge da dietro la barriera sia presentato nella sua interezza, anziché essere presentato come scorrevole da dietro la barriera. Se l'obiettivo dovesse scivolare oltre la barriera, il primo stimolo disponibile per il sistema visivo sarebbe uno stimolo "mezzaluna" che non avrebbe le frequenze spaziali più basse note per promuovere l'espressione precedente e più forte degli SLRdegli arti 10. Oltre a questi passaggi critici, è importante posizionare gli sbocchi per gli obiettivi emergenti in luoghi associati alla direzione preferita o non preferita dei muscoli in esame. L'introduzione di una forza di carico di fondo per aumentare l'attività del muscolo di interesse è anche utile nel rilevamento degli SLR degli arti.
In termini di risoluzione dei problemi, è imperativo assicurarsi che il tempo di emergenza del bersaglio sia noto in ogni prova, data la breve latenza dell'arto SLR. Ciò è particolarmente importante per i display di monitor digitali, che possono indurre sistematicamente ritardi variabili nel tempo di presentazione dello stimolo che potrebbero compromettere l'allineamento accurato dell'attività muscolare agli eventi critici. Prima di qualsiasi implementazione dell'esperimento di destinazione emergente e indipendentemente dal tipo di visualizzazione visiva, incoraggiamo l'uso di più fotodiodi per registrare la tempistica dell'aspetto dello stimolo in più posizioni dello schermo (ad esempio, nella posizione invisibile a cui si fa riferimento in 3.1.6 e nei luoghi in cui T1 emergerà). Se l'intervallo tra l'aspetto dello stimolo in queste due posizioni è invariante tra le prove, allora il fotodiodo nella posizione invisibile può servire come proxy per l'aspetto T1 durante l'esperimento effettivo, dopo aver regolato per eventuali ritardi specifici delle diverse posizioni in cui T1 può apparire. Incoraggiamo anche uno stretto monitoraggio "on-line" dell'attività EMG durante l'esperimento, per osservare eventuali cambiamenti nell'attività EMG di fondo prima dell'emergenza del bersaglio o per i cambiamenti nell'attività EMG associati al raggiungimento di movimenti opposti alla direzione di movimento preferita del muscolo.
Ci sono una serie di modi in cui il paradigma target emergente potrebbe essere modificato e farlo può promuovere la comprensione dei fattori sensoriali, cognitivi e legati al movimento che influenzano il sistema visuomotor veloce. Qui, abbiamo incaricato i soggetti di prepararsi a muoversi verso (un pro-reach) o lontano (un anti-reach) dal bersaglio emergente. Come previsto dai risultati precedenti9, il consolidamento di questa istruzione ha permesso ai soggetti di smorzare la grandezza SLR senza modificare la tempistica SLR. Ciò mostra che i centri neurali che mediano l'SLR possono essere pre-impostati da aree di ordine superiore che stabiliscono il set di attività, prima dell'emergere del bersaglio. Ci sono numerose altre dimensioni in cui il compito potrebbe essere modificato per manipolare i fattori cognitivi, ad esempio alterando la prevedibilità dell'aspetto bersaglio in entrambi i tempi (cioè rendendo meno prevedibile la tempistica dell'emergenza) o nello spazio (cioè, di parte l'emergere del bersaglio da un lato o dall'altro, o fornendo segnali endogeni per indicare il lato dell'emergenza). Le manipolazioni dei parametri sensoriali del bersaglio emergente (ad esempio, la velocità, il contrasto, le dimensioni o il colore dello stimolo emergente, o la presenza di distrattori concorrenti) forniranno anche informazioni sui substrati sottostanti. Presentare un bersaglio statico piuttosto che in movimento al di sotto della barriera aiuterebbe anche ad analizzare gli effetti del movimento bersaglio rispetto alla prevedibilità temporale sulla robustezza dell'arto SLR. Infine, dal punto di vista motorio, il quadro del paradigma target emergente può essere esteso ai movimenti bilaterali di raggiungimento e stabilire la presenza di robusti SRS sui muscoli degli arti superiori potenzia l'indagine la distribuzione di tali segnali ad altri muscoli del tronco o degli arti.
Uno dei limiti associati a questo paradigma, forse paradossalmente, è il grado in cui le TT di portata sono state abbreviate. I nostri criteri di rilevamento SLR assomigliavano aquelli utilizzati in precedenza 12, poiché abbiamo eseguito analisi ROC di serie temporali separate per i gruppi RT più brevi o più lunghi della mediana. Ciò richiede un certo grado di varianza nei RT di portata, e in pratica abbiamo scoperto che i RT reach sono più brevi e meno variabili nel paradigma target emergente rispetto al paradigma statico (279 +/- 58 ms (statico); 207 +/- 34 ms (obiettivo emergente)). In effetti, gli TT erano talvolta abbreviati a tal punto che la raffica legata al movimento dell'attività EMG spesso si fondeva nell'intervallo SLR. Di conseguenza, la serie temporali ROC è spesso aumentata direttamente da valori vicini a 0,5 a valori vicini a 1,0, senza visualizzare la breve diminuzione dopo l'SLR necessaria per ilrilevamento nella rif. Ancora più importante, la minore varianza RT è dannosa per il rilevamento della pendenza (Figura 1c); per cui la mancanza di variabilità negli RTI può portare a livelli più bassi di SLA rilevabili. Prevediamo che i criteri di rilevamento per gli SLA potrebbero continuare a evolversi e probabilmente dovranno essere ottimizzati in base alle specifiche dell'attività in questione. Altre manipolazioni di attività, forse aumentando l'incertezza temporale del riemergere del bersaglio o richiedendo che i soggetti aspettino di muoversi per un breve intervallo dopo l'emergere del bersaglio (ad esempio, aspettando che il bersaglio emerso cambi colore), possono aiutare ad aumentare la media e la varianza delle RT di copertura e separare il reclutamento durante l'intervallo SLR da quello associato all'insorgenza del movimento. Una seconda limitazione, che non è stata esplorata, potrebbe essere che alcuni partecipanti potrebbero non mostrare una SLR nel paradigma target emergente. Riconosciamo che il nostro campione è piccolo e che gli studi futuri dovrebbero impiegare il paradigma target emergente sulle popolazioni più grandi.
In chiusura, il paradigma target emergente offre una tecnica più affidabile per suscitare la SLR, rispetto ai paradigmi che utilizzano obiettivi statici. Il quadro del paradigma target emergente farà avanzare lo studio delle risposte rapide dei visuomotor, fornendo un mezzo per ottenere una solida espressione degli SLR degli arti superiori. È particolarmente degno di nota il fatto che tutti i risultati qui riportati siano stati ottenuti con registrazioni superficiali, in quanto ciò consentirà lo studio degli SLA nelle popolazioni che possono essere meno suscettibili di registrazione intramuscolare, come i giovani, gli anziani o gli infermi. Ci aspettiamo anche che il paradigma target emergente possa essere esteso agli studi sugli animali in primati non umani e combinato con tecniche neurofisiologiche per esplorare potenziali substrati neurali. Insieme al lavoro futuro negli esseri umani in grado di esplorare rapidamente le numerose dimensioni sensoriali, cognitive e motorie del compito, il paradigma bersaglio emergente dovrebbe potenziare le esplorazioni basate su ipotesi del sistema visuomotor veloce.
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Disclosures
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Acknowledgments
Questo lavoro è supportato da un Discovery Grant al BDC del Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC; RGPIN 311680) e una sovvenzione operativa al BDC del Canadian Institutes of Health Research (CIHR; MOP-93796). RAK è stato supportato da una borsa di studio per laureati dell'Ontario e ALC è stato supportato da una sovvenzione NSERC CREATE. L'apparato sperimentale descritto in questo manoscritto è stato supportato dalla Canada Foundation for Innovation. Ulteriore sostegno è arrivato dal Canada First Research Excellence Fund (BrainsCAN).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Bagnoli-8 Desktop Surface EMG System | Delsys Inc. | Another reaching apparatus may be used | |
| Kinarm End-Point Robot | Kinarm, Kingston, Ontario, Canada | Another reaching apparatus may be used | |
| MATLAB (version R2016a) Stateflow and Simulink applications | The MathWorks, Inc., Natick, Massachusetts, United States | ||
| PROPixx projector | VPIXX Saint-Bruno, QC, Canada | This is a custom built addon for the Kinarm. Other displays may be used. Resolution: 1920 x 1080. Standard viewing monitors may also be used. |
References
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