Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

Новые целевые парадигмы, чтобы вызвать быстрые visuomotor ответы на человека верхней конечности мышц

Published: August 25, 2020 doi: 10.3791/61428
Automatic Translation
1,4, 2,4, 1,2,3,4
1Graduate Program in Neuroscience, Western University, 2Department of Physiology and Pharmacology, Western University, 3Department of Psychology, Western University, 4Robarts Research Institute

Summary

Представлено здесь поведенческая парадигма, которая вызывает надежные быстрые visuomotor ответы на мышцы верхней конечности человека во время визуально управляемых достигает.

Abstract

Чтобы добраться до увиденного объекта, визуальная информация должна быть преобразована в моторные команды. Визуальная информация, такая как цвет, форма и размер объекта, обрабатывается и интегрируется в многочисленные области мозга, а затем в конечном итоге передается на периферию двигателя. В некоторых случаях реакция необходима как можно быстрее. Эти быстрые висумоторные преобразования и лежащие в их основе неврологические субстраты плохо понимаются в организме человека, поскольку им не хватает надежного биомаркера. Стимул-заблокированные ответы (SLRs) являются короткой задержкой (Lt;100 ms) всплески электромиографической (EMG) деятельности, представляющие первую волну мышечного набора под влиянием визуального стимулирования презентации. СЛР обеспечивают поддающийся количественной оценке результат быстрых висумоторных преобразований, однако в прошлых исследованиях СЛР не наблюдались последовательно во всех предметах. Здесь мы описываем новую, поведенческую парадигму, отличающуюся внезапным появлением движущийся цели ниже препятствия, которое постоянно вызывает надежные SLRs. Человеческие участники, генерируемые визуально управляемыми достигает или от формирующейся цели с помощью роботизированного манипуланда, в то время как поверхностные электроды зафиксировали активность ЭМГ от основной мышцы пекторалиса. По сравнению с предыдущими исследованиями, которые исследовали СЛР с использованием статических стимулов, СЛР, вызванные этой формирующейся целевой парадигмой, были больше, развивались раньше и присутствовали у всех участников. Время реакции (RTs) также было ускорено в формирующейся целевой парадигме. Эта парадигма предоставляет многочисленные возможности для модификации, которые могли бы позволить систематическое изучение влияния различных сенсорных, когнитивных и двигательных манипуляций на быстрые висумоторные реакции. В целом, наши результаты показывают, что формирующаяся целевая парадигма способна последовательно и надежно вызывать активность в быстрой висумоторной системе.

Introduction

Когда мы замечаем сообщение на нашем мобильном телефоне, нам предложено выполнить визуально управляемый охват, чтобы забрать наш телефон и прочитать сообщение. Визуальные функции, такие как форма и размер телефона преобразуются в моторные команды, позволяющие нам успешно достичь цели. Такие висумоторные преобразования могут быть изучены в лабораторных условиях, которые позволяют высокую степень контроля. Тем не менее, есть сценарии, когда время отклика важно, например, ловить телефон, если он должен был упасть. Лабораторные исследования быстрого висуомоторного поведения часто опираются на смещенные целевые парадигмы, в которых движения в полете модифицируются в середине полета после некоторого изменения целевого положения (например, см.справку 1,2). В то время как такие онлайн-коррекции могут произойти в Lt;150 мс3, трудно установить точные сроки быстрого вывода visuomotor с использованием кинематики только из-за низкой проходимой фильтрации характеристик руки, и потому, что быстрый выход visuomotor завершает движение уже в середине полета. Такие осложнения приводят к неопределенности в отношении субстратов, лежащих в основе быстрых висумоторных ответов (см.справку 4 для обзора). Некоторые исследования показывают, что подкоркальные структуры, такие как превосходный колликул, а не фронто-париетальных корковых областях, может инициировать онлайнкоррекции 5.

Эта неопределенность в отношении основных нейронных субстратов может быть обусловлена, по крайней мере частично, отсутствием надежного биомаркера для вывода быстрой висумоторной системы. Недавно мы описали меру быстрых висумоторных реакций, которые могут быть получены из статических поз и записаны с помощью электромиографии (ЭМГ). Стимул-заблокированные ответы (SLRs) время заблокированных очередей активностиЭМГ,которыепредшествуют добровольному движению 6,7, развивается последовательно 100 мс после начала стимула. Как следует из названия, SLRs вызваны стимулом начала, сохраняясь, даже если в конечном итоге движениеудерживается 8 или движется в противоположном направлении9. Кроме того, СЛР, вызванные целевым перемещением в динамической парадигме, связаны с более короткой задержкой онлайн-коррекции10. Таким образом, СЛР обеспечивают объективную меру для систематического изучения вывода быстрой висумоторной системы, участвуют в короткой задержке RTs, так как они могут быть получены из статической осанки и разобран из других сигналов ЭМГ, не связанных с начальной фазой быстрого висумоторного ответа.

Цель нынешнего исследования состоит в том, чтобы представить визуально управляемую парадигму достижения, которая надежно вызывает SLRs. Предыдущие исследования, исследуя SLR сообщили менее 100% обнаружения ставок среди участников, даже при использовании болееинвазивных внутримышечных записей 6,8,9. Низкие показатели обнаружения и зависимость от инвазивных записей ограничивают полезность зеркальных мер в будущих исследованиях быстрой висумоторной системы при заболеваниях или на протяжении всей жизни. Хотя некоторые предметы могут просто не выражать SLRs, стимулы и поведенческие парадигмы, используемые ранее, возможно, не были идеальными, чтобы вызвать SLR. Прошлые отчеты о СЛР, как правило, использовали парадигмы, в которых участники генерируют визуально управляемые достигает статических, внезапно появляющихсяцелей 6,9. Тем не менее, быстрая система visuomotor является наиболее вероятным необходимым в сценариях, где нужно быстро взаимодействовать с падающим или летающим объектом, что приводит к удивлению, если перемещение, а не статические стимулы могут лучше вызвать SLRs. Таким образом, мы адаптировали движущийся целевой парадигмы,используемой для изучения движения глаз 11, и в сочетании с про / анти визуально руководствоваться достижения задачи, используемой для изучения SLR9. По сравнению с результатами парадигм, используемыхранее 6,8,9, было установлено, что SLRs в формирующейся целевой парадигмы развивались раньше, достигли более высоких величин, и были более распространены в нашей выборке участников. В целом, формирующаяся целевая парадигма способствует выражению быстрых висумоторных реакций до такой степени, что объективные меры ЕМГ могут быть сделаны надежно с помощью поверхностных записей, потенцируя исследования в клинических популяциях и на протяжении всей жизни. Кроме того, формирующаяся целевая парадигма может быть изменена по-разному, способствуя более тщательным исследованиям сенсорных, когнитивных и двигательных факторов, способствующих или изменяющих быстрые висумоторные реакции.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Все процедуры были одобрены Советом по этике научных исследований в области здравоохранения при Университете Западного Онтарио. Все участники дали информированное согласие, получили оплату за свое участие и могут в любое время выйти из эксперимента.

1. Подготовка участников

ПРИМЕЧАНИЕ: Была изучена небольшая выборка здоровых, молодых участников (3 женщины, 2 мужчины; средний возраст: 26 лет/ - 3,5). Все участники были правша и имели нормальное или исправленное к нормальному зрению, без в настоящее время визуально, неврологических, или musculoskeletal разладов. Участники с историей травмы опорно-двигательного мозга верхней конечности или расстройства были исключены.

  1. Нанесите датчики ЭМГ на целевую мышцу верхней конечности, участвуют в изучаемом движении. Здесь записи ЭМГ были сделаны из клавикулярной головы правой грудной мышцы, которая набирается для перекрестного тела (слева) достижения.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Записи могут быть сделаны из других мышц верхней конечности, или из стернальной или боковой части грудной клетки основных мышц.
    1. Визуализуя целевую мышцу, запрашивая действие, как известно, набирать мышцы интереса. Для клавикулярной головки грудной мышцы, попросите участника расслабить локти по бокам и толкать ладони вместе. При затруднении визуализации целевой мышцы, пальпировать области интереса, имея участника неоднократно выполнять запрошенные действия, и целевые области с заметными изменениями в мышцах для размещения электродов.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Визуализация относится к идентификации целевой мышцы, через видя форму мышцы через чрезмерной кожи, как участник выполняет действие, которое набирает мышцы. Визуализация способствует локализации целевой мышцы.
    2. Используя спиртовые тампоны, очистите поверхность кожи над целевой мышцей, где будет размещен электрод, а также над областью, где будет расположен наземный электрод.
    3. Подготовьте датчики поверхности, применяя клеи и электродный гель.
    4. Попросите участника выполнить действие, связанное с набором мышц снова, и придерживаться датчиков над мышечным животом, позиционирование их лежать параллельно с направлением волокон целевой мышцы. Поместите наземный электрод на противопоказать ключице к достигающих руку. Безопасные датчики и наземные электроды для окружающей кожи с медицинской лентой. Включите систему ЭМГ, чтобы обеспечить сбор ЭМГ на протяжении всего эксперимента.
      ПРИМЕЧАНИЕ: После размещения электродов ЭМГ данные ЭМГ собираются пассивно и непрерывно на протяжении всего эксперимента через систему ЭМГ и сохраняются в качестве аналогового потока данных для более тщательного анализа.
    5. Проверьте качество сигнала EMG с помощью настольного монитора или осциллоскопа, подключенного к системе ЭМГ. Чтобы определить подходящее качество, у вас есть участник выполнить достижение движения в или напротив от предпочтительного направления мышцы интереса, и убедитесь, что активность ЭМГ увеличивается или уменьшается, соответственно. Если нет активности в покое, то убедитесь, что активность ЭМГ не увеличивается для движения в непредпочтительным направлении.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Качество мышечного сигнала от поверхностных электродов зависит от многих характеристик (например, своеобразное распределение жировой ткани, осанки субъекта). Пик активности ЭМГ, связанный с движением в предпочтительном (контрактном) направлении, рекомендуется как минимум в 2 раза выше уровня активности в состоянии покоя, но должен быть значительно выше.
    6. При необходимости перепозиционировать электроды, чтобы обеспечить соблюдение этих уровней активности. Оставьте монитор просмотра или осциллоскоп подключенным на протяжении всего эксперимента для непрерывного мониторинга вывода ЭМГ.
  2. Настройка конкретного участника с помощью применяемых датчиков ЭМГ в роботизированном достигающих аппарате, который позволяет достичь движений в горизонтальной плоскости, и применение силы к манипуландам.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Добавление силы против мышцы интереса увеличивает фоновую активность, что позволяет выражение SLR как увеличение или снижение мышечной активности после презентации стимула в предпочтительном или непредпочтительным направлении мышцы, соответственно. Уровень базовой активности особенно полезен в непредпочтительным направлении, поскольку базовая и непредпочтительным достижением деятельности была бы неразличима без силы фоновой загрузки. Прикладная сила 5N вправо и 2N силы вниз (напротив левой представленной цели относительно начала позиции), на протяжении всего эксперимента может быть достаточно. Сила должна оставаться постоянной на протяжении всего эксперимента, поэтому при необходимости можно использовать более низкие силы.
    1. Сиденье участника экспериментального стула, приоритеты комфорта участника по отношению к добавленной вынуждены против конечности, чтобы свести к минимуму изменения осанки на протяжении всего эксперимента.

2. Стимулы строительства / аппарата

  1. Создать все экспериментальные процедуры и стимулы в роботизированном аппарате достижения со встроенным визуальным дисплеем.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь, что роботизированный аппарат оснащен интерфейсом между визуальным выходом и выходом двигателя manipulandum, который позволяет одновременное аналоговое (например, положение манипуланда, выход фотодиодов) и записи ЭМГ. Убедитесь, что этот аппарат оснащен программным обеспечением, способным работать блоки отдельных, заранее запрограммированных испытаний со всеми заранее запрограммированными визуальными компонентами. Встроенный визуальный дисплей может быть стандартным монитором или настроенным высококачественным проектором; однако проекторы более высокого качества рекомендуются для обеспечения временного и визуального разрешения отображаемой цели.
    1. Создать 4 основных компонента формирующейся целевой парадигмы (см. Дополнительный рисунок 1) через встроенное программное обеспечение, которое управляет визуальным дисплеем.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Компоненты должны быть сгенерированы с помощью встроенного программного обеспечения, которое проецирует указанные компоненты на визуальный дисплей во время каждого сеанса сбора данных. Каждый компонент вручную вводится в программное обеспечение, которое преобразует координаты ввода форм в формы, замеченные на визуальном дисплее. Полное кодирование всех компонентов и целевых движений осуществляется до сбора данных, поэтому при сборе данных не требуется никакого экспериментаторного вмешательства парадигмы, так как парадигма работает автоматически на основе ответов участника. Следующие координаты (сообщается в см) ссылаются по отношению к середине двух роботов manipulandum происхождения в роботизированном аппарате достижения используется для сбора данных от участников в текущей рукописи. Все компоненты парадигмы видны участнику на протяжении каждого испытания, за исключением стартовых позиций, которые исчезают после появления движущийся цели. Другой аппарат может использовать другую систему отсчета.
      1. Создать перевернутый путь, вручную вводя координаты для шести прямоугольников со следующими координатами (y: - 19 (вверху перевернутого у) или -34 (внизу перевернутого у), x:-/2 (внутренний, нижний перевернутый у), -/-8 (внешнее дно перевернутое у); ширина .5 высота: 20 (вверху) или 15 (внизу)).
      2. Создайте окклюдер, вручную ввода координат для одного большого прямоугольника (по центру: 0, -29; ширина: 35 высота: 15) наложения центра перевернутого пути. Цвет этого окклюдера может варьироваться от суда к суду, предоставляя инструкцию участнику.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Окклюдер содержит вырез на дне центра между двумя выходами (0, -29; ширина: 5 высота: 5). Участник проинструктирован: "зафиксировать выемку, в то время как цель находится за окклюдером". Это гарантирует, что глаз стабилен при появлении цели. Окклюдер будет либо окрашен в красный или зеленый цвет в начале каждого судебного разбирательства.
      3. Создайте движущаяся цель, вручную вводя координаты для одного круга, который в конечном итоге будет двигаться вниз по перевернутому у и за окклюдером (старт: 0, -17; радиус: 1; скорость: 10 см/с, скорость за окклюдером: 30 см/с).
        ПРИМЕЧАНИЕ: Движущаяся цель (T1) видна и стационарна в начале каждого испытания.
      4. Создать, как цель будет двигаться в программном обеспечении, указав x и y координаты целевого движения.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Скорость цели рассчитывается на расстоянии последовательных координат x и y. Правильное представление целевого движения зависит от способности программного обеспечения и визуального дисплея правильно обновлять каждый x и y положение в быстрой последовательности. В программном обеспечении измените статус движущийся цели на "невидимую для участника", когда положение x и y цели полностью ниже окклюдера до тех пор, пока положение x и y полностью не вытеклют из окклюдера.
      5. Создание стартовых позиций (0, -42; радиус 1). Участник должен будет получить эту должность, чтобы инициировать каждое судебное разбирательство.
    2. Создать курсор в реальном времени (RTC), представляющий положение руки участника на экране в режиме реального времени.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Рука/рука участника была закрыта во время эксперимента через восходящее зеркало, отражающее представленные вниз цели. Это может быть сделано с помощью встроенных программных функций, специфичных для аппарата, который помещает целевой верх постоянно обновляемых координат x и y руки.

3. Процедура

  1. Нажмите кнопку "НачатьКнопка на связанном программном обеспечении, представленном на экране экспериментатора, которая инициирует первое испытание и силу, генерируемую роботизированным аппаратом достижения, применяемым к верхней конечности участника.
    ПРИМЕЧАНИЕ: После начала кликов экспериментатора экспериментатор не требует вмешательства, пока между блоками, где экспериментатор должен нажать, не начнется снова. Экспериментатор вмешательства также может потребоваться, если сигнал ЭМГ постоянно контролируется изменения, или участник не в состоянии завершить эксперимент. Все эксперименты должны быть немедленно прекращены в случае возникновения чрезвычайной ситуации. Сила, применяемая к руке участника, автоматически останавливается, если участник отпускает ручку через встроенные в задачи программы. Рекомендуется использовать аппарат с кнопкой для прекращения эксперимента в чрезвычайных ситуациях.
    1. Устно поручить участнику начать первое испытание путем приведения РТК (указывается на позицию манипуланда) в стартовый положение (T0) на переменную продолжительность 1- 1,5 с. Окклюдер меняет цвет, чтобы проинструктировать субъекта о том, что предстоящее судебное разбирательство требует про- или анти-достижения.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Приведение RTC в T0 инициирует каждое судебное разбирательство. Если участник выходит из позиции T0 до назначенного времени, пробная версия начнется снова, как только RTC вернется в T0.
    2. Убедитесь, что движущаяся цель (T1), которая была неподвижной и видимой для участника в верхней части перевернутой y (2.1.1.3), начинает движение к участнику по пути перевернутого y, который был инициирован участником чего RTC в T0 на предыдущем этапе.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Когда T1 начинает двигаться, T0 исчезает. После этого времени на руку участника не налагаются никакие ограничения, однако участнику предписано оставаться в пределах Т0.
    3. Убедитесь, что T1 движется позади окклюдера и невидим для участника. В течение этого интервала участник сохраняет положение руки на воображаемом T0.
    4. Убедитесь, что T1 перемещается за окклюдером с постоянной скоростью 30 см/с вдоль оси y к участнику. Как только T1 достигает половины длины окклюдера, он раздвояется вдоль одного из перевернутых выходов с дополнительным компонентом скорости х. Таким образом, скорость вдоль оси у сохраняется постоянной. Цель исчезает с постоянной задержкой в 0,5 с, с задержкой в зависимости от размера окклюдера и скорости движения T1.
    5. Когда T1 достигает края окклюдера ближе всего к участнику, убедитесь, что программа не представляет T1 как возникающие путем скольжения мимо края окклюдера, так как это первоначально представить "полулунный" стимул для зрительной системы. Вместо этого проверьте, что программа держит T1 невидимым до тех пор, пока не появилась полная цель, а затем подай его участнику.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Это делается для контроля визуальных эффектов обработки частичных стимулов, особенно если используются различные скорости целей, которые будут пересекать границу в разное время. Частичное появление цели (например, полумесяц стимул) производит цель состоит первоначально из более высокой пространственной частоты, которая на основе предыдущих результатов приведет к увеличению задержки SLR и снижениевеличины 10.
    6. Убедитесь, что программа представляет T1 рандомизированной стороне на одном из двух перевернутых путей, в то время как рука участника остается неподвижной на T0.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Одновременно с появлением T1 из-под окклюдера, второстепенная цель представлена в углу экрана, в месте, покрытом фотодиодом. Эта цель, представленная фотодиоду, не рассматривается субъектом, но обеспечивает аналоговый сигнал фотодиоду, интегрированному в роботизированное устройство достижения. Этот фотодиодный сигнал обеспечивает точное выравнивание внешнего вида цели с мышечной активностью и гарантирует отсутствие лагов или задержек в роботизированном аппарате достижения.
    7. Когда T1 выходит из-за окклюдера, посмотреть, если участник способен генерировать визуально управляемых достичь в зависимости от цвета окклюдера. Когда окклюдер зеленый, попросите участника перехватить T1 с RTC. Когда окклюдер красный, попросите участника переместить RTC от T1.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Зеленый цвет окклюдера (2.1.1.2) указывает на про охват (т.е. на оккульдер) и красный цвет, указанный вдали от движущийся цели T1 (т.е. анти-достижения). В антитуечьем состоянии правильный перехват основан не на зеркальном отражении T1, а на горизонтальном расстоянии относительно T0.
    8. В зависимости от их поведения, обеспечить обратную связь, как либо "хит" (правильный перехват), "неправильный путь" (неправильное направление для про / анти досягаемости), или "мисс" (ни правильные, ни неправильные ответы обнаружены) во время межюсюсного интервала. Эта обратная связь состоит из текста, написанного на окклюдере.
    9. Убедитесь, что T1 и T0 появляются в своих первоначальных местах 200 мс после завершения поведения участника. Начните следующую пробную версию, когда участник привносит RTC в T0.
  2. Попросите каждого участника выполнить 4 блока из 100 испытаний, что дает 100 достижений в каждом условии. Рандомизируйте типы проб, смешанные с про или анти-достижениями после левых и правых стимулов. Каждый блок занимает около 7,5 минут.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Рекомендуется, чтобы каждое условие состоит как минимум из 80 повторов при использовании поверхностных записей, так как следующий шаг анализа опирается на данные многих испытаний для обнаружения зеркальных зеркал.
    1. Свести к минимуму движение участников между каждым блоком, чтобы обеспечить согласованность записей. После устного подтверждения того, что участник готов начать следующий блок, инициировать следующий блок и продолжить мониторинг производительности участника и вывода EMG.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Для обнаружения проблем с поверхностными записями ЭМГ может потребоваться дальнейший мониторинг вывода ЭМГ с помощью настольного монитора экспериментатора. Например, в течение длительных периодов достижения движений, поверхностные электроды ЭМГ могут оттечься от кожи участника из-за потоотделения.
  3. Сбор данных из статической парадигмы управления для сравнения данных с данными, полученными в формирующейся целевой парадигме.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Это может быть сделано до или после появления целевой парадигмы. Чтобы создать статическую парадигму управления, повторите шаги 2.1.1.3, 2.1.1.5, 2.2, 3.1, 3.1.1,1, 3.1.7, 3.2 и 3.2.1; однако, в шаге 2.1.1.3, не код T1, начиная с верхней части экрана и двигаясь к участнику. Вместо этого положение T1 будет отображаться влево или вправо от T0. Кроме того, T0 в настоящее время либо красный или зеленый сродни окклюдера, используемого в формирующейся целевой парадигмы. Судебное разбирательство продолжается, как описано ниже.
    1. Устно поручить участнику привести RTC в T0, чтобы начать первое испытание, которое находится в том же месте, что и в формирующейся целевой парадигме.
    2. Убедитесь, что программа представляет T0 как красный или зеленый, чтобы указать про или анти достичь соответственно. Рандомизировать период удержания 1-2s для участника провести RTC в T0.
    3. Убедитесь, что программа представляет собой статическую цель слева или справа, в 10 см от T0. Рандомизировать целевую сторону через испытания.
    4. Как и в формирующейся целевой парадигме, попросите участника достичь цели, если T0 зеленый, и достичь в диаметрально противоположном направлении от цели, если T0 красный. Следующее испытание продолжается после контакта с целевым или антицелемным местоположением.
    5. Убедитесь, что каждый участник выполнил 4 блока из 100 испытаний, что дает 100 достигает в состоянии. Типы проб были случайным образом перемешаны.

4. Анализ

  1. Проанализируйте все данные в автономных пользовательских скриптах и отбросьте испытания ошибок.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Испытания ошибок определяются неправильными направлениями достижения (3,5 см), длинными РИТ (500 мс), указывающими на предполагаемую невнимательность или короткие РИТ (Lt;120), указывающие на ожидание.
    1. Получите время реакции (RT) для достижения движений для каждого испытания, определив время, в котором движение превысило 8% от пиковой касательной скорости.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Другие методы для определения RT могут быть использованы.
    2. Для анализа мышечной активности используйте автономные скрипты для преобразования сигналов ЭМГ в микровольты источника, удаления любых смещений постоянного тока, исправления сигнала EMG и фильтрации сигнала с помощью 7-балльного среднего фильтра.
    3. Используйте анализ характеристик приемника-операции тайм-ряда (ROC) для обнаружения присутствия и задержки SLR6,7.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Могут быть использованы альтернативные методы определения заблокированного по времени характера активности SLR.
      1. Для выполнения анализа времени СЕРИИ ROC, сегрегация данных ЭМГ на основе стороны целевой презентации и пробного состояния(рисунок 1a показывает левые и правые данные для про-достижения).
      2. Рассчитайте площадь под кривой ROC для двух популяций, для каждого образца (1 мс) от 100 мс до 300 мс после целевой презентации (например, рисунок 2c).
        ПРИМЕЧАНИЕ: Значение ROC 0,5 указывает на вероятность дискриминации, в то время как значения 1 или 0 указывают на совершенно правильную или неправильную дискриминацию по отношению к целевому представлению, соответственно.
      3. Определите задержку дискриминации как первую из 8 из 10 последовательных точек, которые превысили значение 0,6(рисунок 2c, указанный вертикальными красными или синими линиями).
        ПРИМЕЧАНИЕ: Порог, и количество точек, превышающих порог может измениться в зависимости от качества и количества поверхностных или внутримышечных записей ЭМГ, и анализ загрузки могут быть использованы для объективного определения интервалов доверия. Прошлые работы показали, что значение 0,6 приравнивается примерно к 95% доверию интервал12.
    4. Чтобы определить наличие SLR на про-достижения испытаний, используйте RT-сплит-анализ (см. рисунок 18), в котором шаги 4.1.3.2 и 4.1.3.3.3 выполняются отдельно на ранней и поздней половине достигает на основе RT (Рисунок 1a фиолетовые испытания, и зеленые испытания).
      1. Участок раннего времени дискриминации и означает, рано RT как один момент, то сюжет конце дискриминации времени и означает конце RT в качестве второго пункта на том же участке. Соедините эти две точки с линией(рисунок 1c). SLR обнаруживается, когда наклон этой линии превышает 67,5 ".
        ПРИМЕЧАНИЕ: Для этой линии, наклон 90 "будет означать, что EMG дискриминации раз прекрасно заблокированы для стимулирования презентации (как EMG деятельность инициируется с той же задержкой, независимо от последующего времени движения), в то время как склон 45 "будет означать, что EMG дискриминации прекрасно заблокированы для движения начала. На практике, отрезанный склон 67,5 "(на полпути между 45 "и 90") используется для обнаружения того, SLR присутствовал (склон так как это указывает на то, что активность ЭМГ более заблокирована для стимулирования, а не для начала движения.
    5. Если присутствие SLR определено, определите задержку SLR по задержке дискриминации во всех судебных процессах (4.1.3.3).
    6. Определите величину SLR как разницу между левыми и правыми средними следами ЭМГ (например, рисунок 2c темно-красный по сравнению с светло-красными следами, или темно-синие и светло-голубые следы) от задержки SLR до 30 ms после дискриминации задержки.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Значения времени величины могут быть расширены или сокращены.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Стимул заблокирован ответы (SLRs) являются краткие всплески мышечной активности время заблокировано на стимул начала, которые развиваются задолго до большего залпа мышечной набора, связанные с движением начала. Запираемый временем характер SLR произвел 'бандирование' мышечной активности, видимой на 100 мс при просмотре всех испытаний, отсортированных по времени реакции (RT)(рисунок 1a, выделенный серыми коробками). Как показано на рисунке 1a, SLRs зависит от целевого местоположения, с SLRs на правой pectoralis основных, состоящий из увеличения или уменьшения мышечной набора после влево или вправо целевой презентации, соответственно. СЛР были обнаружены с помощью сплит-анализа RT (методы 4.1.4), в результате которых отдельные анализы временных рядов ROC проводились на ранних и поздних испытаниях RT(рисунок 1b- фиолетовый против зеленого). Этот анализ показывает, было ли начало ЭМГ невступным для стимулирования или начала движения, которое было определено склоном линии, соединяющей раннее и позднее время дискриминации, спланированное как функция RT (Рисунок 1c). Предыдущие исследования SLR с использованием статических стимулов сообщили ставки обнаружения среди всех участников ниже 70%8,9. Здесь было сделано сравнение с эффективностью формирующейся целевой парадигмы в вызове СЛР, полученной с помощью парадигмы со статичными целями.

В формирующейся целевой парадигме(дополнительный рисунок 1), субъектыдостигли новых движущихся целей, а не стационарных целей. На рисунке 2 показаны данные из двух объектов, достигающих стационарной цели (первый и третий ряды) или движущихся целей, которые возникают под окклюдером (второй и четвертый ряды). Участник 1 не проявляет SLR в статической парадигме, но проявляет четкую SLR в формирующейся целевой парадигме; SLRs были очевидны как вертикальная полоса деятельности в пробных участках(рисунок 2a) 100 мс после начала стимула в формирующейся цели, но не статической парадигмы. SLR был также очевиден в средних следах ЭМГ(рисунок 2b) для участника 1 в формирующейся цели, но не статической парадигмы (красные следы в двух верхних рядах рисунка 2b). Участник 1 привел пример того, кто не проявляет SLR в статической парадигме, используемой ранее в литературе, но кто выставляет SLR в формирующейся целевой парадигме. В отличие от этого, в то время как участник 2 выставлены SLR как в статических и возникающих целевых парадигм, величина SLR была гораздо больше в формирующейся целевой парадигмы, с величинами приближается, что достигнуто незадолго до начала движения.

Мы сравнили свойства СЛР, наблюдаемые в новых целевых объектах, и статическую парадигму по всей выборке, изучив данные, собранные в про-достичь состояния. Как показано на рисунке 3a (зеленые линии), и в соответствии с репрезентативными результатами на рисунке 2, SLR величина была значительно больше в формирующейся цели по сравнению со статической парадигмы, с набором величины в интервале 80-120 мс после начала стимулов увеличивается в пять раз в среднем. В отличие от таких систематических изменений в масштабах SLR, задержка обнаруженных СЛР не отличалась в статической по сравнению с формирующейся целевой парадигмой(рисунок 3a, фиолетовые линии). Как показано на рисунке 3b (синие полосы), SRS был обнаружен у всех пяти участников формирующейся целевой парадигмы (т.е. распространенность 100%), но только у трех участников парадигмы со статичными целями (т.е. распространенность 60%, напоминающаяпредыдущие отчеты 8,9). Наблюдение за СЛР на всех участниках формирующейся целевой парадигмы было еще более впечатляющим, учитывая, что мы полагались на неинвазивные поверхностные записи ЭМГ, в то время как предыдущие доклады, как правило, опирались на инвазивные внутримышечные записи ЭМГ. Важно отметить, что в то время как достичь RTs, как правило, гораздо короче в формирующейся цели посравнению со статической парадигмы (рисунок 3b, черные линии), SLRs не просто возникают в формирующейся целевой парадигмы из-за ускоренного RTs. Например, данные для участника 1 на рисунке 2 продемонстрировали видные СЛР в формирующейся целевой, но не статической парадигме для перекрывающихся диапазонов охвата РИТ. Наконец, мы также рассмотрели, как инструкция отойти от формирующейся цели повлияла на СЛР. Как было обнаружено ранее состатичными целями 9, зеркальные величины в анти-достичь состояния были приглушены по сравнению с тем, что впро-достичь состояния (рисунок 3c, синие линии; см. также средние следы ЭМГ на рисунке 2, Рисунок 4). Это показывает, что формирующаяся целевая парадигма может быть использована для изучения аспектов когнитивного контроля, которые в данном случае связаны с консолидацией инструкции двигаться либо в сторону, либо от новой цели.

Мы показываем данные, записанные от всех пяти участников на рисунке 4, для того, чтобы проиллюстрировать изменчивость характеристик СЛР, записанных в статических и возникающих целевых парадигм в про- и анти-достижения условиях (серые ящики на рисунке 4 изображают интервал SLR). Как и в отношении участника 1 (показанного в верхних двух рядах на рисунке 2),участник 5 также продемонстрировал SLR в формирующейся цели, но не статическую парадигму в условиях достижения. Как и в отношении участника 2 (показанного в нижних двух строках на рисунке 2),участники 3 и 4 также продемонстрировали значительно большие СЛР в формирующейся цели по сравнению со статичными парадигмами в условиях охвата. Две другие особенности данных, показанных на рисунке 4, заслуживают внимания. Во-первых, у участников 3, 4 и 5, мы наблюдали большую SLR в анти-достичь вариант возникающих целевой задачи, с тайм-серии ROC пика выше 0,6, прежде чем взять на себя уровни вблизи 0. SLR к стимулу в анти-досягаемости состояние наблюдалосьранее 9, и мы связаны это с кратким движением руки к стимулу в анти-достичь вариант он-лайн коррекциизадачи 3. Во-вторых, в условиях охвата в формирующейся целевой задаче наблюдалось четкое разделение между SLR и последующей активностью движения у некоторых участников (например, участников 1, 3 и 5; посмотреть, как время-ряд ROC ненадолго падает после пика во время интервала SLR), но обнаружил, что SLR смешивается в движение выровненной деятельности в других (например, участников 2 и 4). Как отмечалось ниже, это относится к разработке алгоритмов обнаружения SLR.

В целом, формирующаяся целевая парадигма более эффективна при вызове SRS и коротких RTs, чем парадигмы с использованием статических целей. Об этом свидетельствует увеличение распространенности, величины и более короткой задержки РИТ в отношении статических целей.

Figure 1
Рисунок 1: Обнаружение зеркальных зеркал. Пример SLR от представителя участника, иллюстрирующий критерии обнаружения для SLRs.(a ) Пробный набор для правой грудной клетки основных мышц для правого или левого достигает в про-досягаемости состоянии. Каждая строка – это разная пробная версия. Интенсивность цвета передает величину активности ЭМГ. Испытания были отсортированы по досягаемости RT (белые ящики) и приведены в соответствие с стимулом начала (черная линия). SLR появился как вертикальное полоса деятельности подчеркнул серые ящики; обратите внимание на то, как активность EMG увеличивалась или снижалась (запертая по времени 90 мс) после презентации стимулов влево или вправо, соответственно. Фиолетовые или зеленые полосы указывают на испытания, способствующие ранним или поздним группам RT, соответственно. b) анализвремен-серии ROC, указывающий время дискриминации ЕМГ для ранних (фиолетовых) и поздних (зеленых) испытаний, показанных в a). c)для ранних (фиолетовых) и поздних (зеленых) групп означает, что RT был построен как функция дискриминации РПЦ. Наклон линии, соединяющей эти две точки, составляет 83,7 градуса, что указывает на то, что активность ЭМГ была в большей степени выровнена к представлению стимулов, чем к началу движения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 2
Рисунок 2: Результаты представительов. Данные участников 1 и 2, показывающие изменчивость присутствия или отсутствия или СЛР в статических (1-й и 3-й строки), а также согласованность присутствия SLR в формирующихся целевых парадигмах (2-й и4-й строки). a) пробный набор для правых грудных мышц для этих участников (тот же формат, что и рисунок 1a). Условия, на которых выставлены зеркальные, изложены фиолетовым(2-й,3-й и4-й ряды). b)Средний q/- SE активности EMG как для pro (красный), так и для анти -(синий) достигает, разделенный стороной представления стимула (более слабые следы, используемые для движений в непредпочтительным направлении). c)анализ времени ROC для pro (красных) и анти-(голубых) достижений, показанных в (b). Зеркальная эпоха, выделенная серой коробкой; горизонтальные пунктирной линии на 0,4 и 0,6. Вертикальные цветные линии (если они присутствуют в про-состоянии) показывают время дискриминации для про- (красный) или анти- (синий) достичь испытаний. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 3
Рисунок 3: Влияние формирующейся целевой парадигмы на характеристики SLR и достичь RT. (a) Задержка SLR (фиолетовый) и величина (зеленый) для про достигает в статических по сравнению с возникающими целевыми парадигмами. Задержка определяется как первые 8 из 10 непрерывных точек данных, превосходящие порог ROC в 0,6 (см. методы). Величина SLR была определена как интегрированная область более 30 мс после SLR дискриминации между средним EMG деятельности слева по сравнению с правыми испытаниями. Все величины нормализовались до максимума для участника в разных условиях (например, значение 1 указывает на максимальный ответ). b)распространенность SLR и достижение RT. (c) SLRвеличины и задержки результаты про и анти-достижения в формирующейся целевой парадигмы. - обозначает значение на p'lt;.05 по сравнению со статическим или анти-условием, основанным на неоплаченном т-тесте. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 4
Рисунок 4: Средний анализ EMG и серии времени ROC для всех участников. Левая колонка участков: Средний q/- SE деятельности EMG как для про (красный) и анти (синий) достигает, разделенных по стороне стимула презентации (слабые следы, используемые для движений в непредпочтительным направлением). Правая колонка участков: Анализ времени серии ROC для pro (красный) и анти (синий) достигает показанного в (левая колонка участков). Зеркальная эпоха, выделенная серой коробкой; горизонтальные пунктирной линии на 0,4 и 0,6. Вертикальные цветные линии (если они присутствуют в про-состоянии) показывают время дискриминации для про- (красный) или анти- (синий) достичь испытаний. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Дополнительная цифра 1: Верхнее представление задачи в роботизированном устройстве достижения. Большая белая точка на левой нижней стороне представляет собой фотодиод. Белая цель (T1) показана выходящим из перевернутого пути 'y' влево. Белая точка справа от T1 представляет RTC посреди визуально управляемой досягаемости. Окклюдер показан здесь как зеленый, что указывает на про достичь не требуется. T0 не показан, из-за одновременного исчезновения с появлением цели. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить эту цифру.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Люди имеют замечательную способность, когда это необходимо, для создания быстрых, визуально управляемых действий на решетки, которые приближаются к минимальным афферентным и эфферентным задержкам проведения. Ранее мы описали стимул-заблокированных ответов (SLRs) на верхней конечности в качестве новой меры для быстрого visuomotorответы 6,9,10. Хотя полезным в обеспечении судебного разбирательства по-пробный ориентир для первого аспекта верхней конечности мышцы набора под влиянием визуального стимула, конечности SLRs не были выражены во всех субъектах и часто полагались на инвазивных внутримышечных записей. Здесь описывается формирующаяся целеваяпарадигма (дополнительный файл 1),и результаты сравниваются с результатами, полученными со статичными целями. Преимущества формирующейся целевой парадигмы очевидны в отдельных участниках, так как участники, которые не выражают SLR в статической парадигме, выражают одно в формирующейся целевой парадигме (например, рисунок 2,участник 1- 1-й ряд против 2-го ряда). Кроме того, СЛР, выраженные в формирующейся целевой парадигме, гораздо больше, чем в других парадигмах, иногда достигая величин, эквивалентныхволей-величинам (рисунок 2, участник 2; Рисунок 4, участник 5). Таким образом, эта парадигма оказалась эффективной в увеличении величины(рисунок 3a), обнаруживаемости SLR(рисунок 3b), и содействие более короткой досягаемости RTs на 50 мс (Рисунок 3b), по сравнению с парадигмой с использованием статических целей. Зарождающаяся целевая парадигма также имеет преимущества перед парадигмами, требующимикоррекции в середине полета 4, где новый стимул представлен в то время как достижение движения уже в середине полета. ЭМГ или кинетические изменения движений уже в середине полета также могут происходить во время экспериментов, которые меняют визуальную обратную связь текущего положения руки, в одиночку или в сочетании с изменениями вцелевом положении 13. В то время как обычно используется для изучения быстрых висумоторных реакций, в таких парадигмах эмГ, кинетическая и/или кинематическая активность, движимая в ответ на новый стимул, развивается поверх активности, связанной с исходным движением. В отличие от этого, поскольку участник находится в стабильной позе во время появления стимула в формирующейся целевой парадигме, SLRs легко различимы, даже на пробной основе.

Тремя наиболее важными аспектами формирующейся целевой парадигмы являются использование подразумеваемого движения за барьером (3.1.3), определенность времени появления цели (3.1.4) и полное появление цели из-за окклюдера (3.1.5). Из этих трех аспектов мы полагаем, что наиболее важным является использование подразумеваемого движения. Подразумеваемое движение производит сильные сигналы в областях, связанных с движением в спинной визуальный поток, которые неотличимы от тех, которые производятся видимыми движущихсяцелей 14. Мы полагаем, что в сочетании с таким подразумеваемым движением внезапное появление формирующейся цели ниже препятствия создает более сильный визуальный переходный период, чем в статической целевой парадигме. Наше осуществление формирующейся целевой парадигмы также включает в себя высокую степень пробной определенности того времени, когда цель вновь появится. Исчезновение и последующее появление цели за барьером может быть сродни «интервалу разрыва» между смещением центральной фиксации или удержанием стимула и представлением периферийной цели, которая также ускоряет достижениевремени реакции 15 и способствует выражению экспресс-саккад16,которые являются еще одним типом быстрого висумоторного ответа. И наконец, важно, чтобы цель, возникаюющая из-за барьера, была представлена в полном объеме, а не представлена как скользящая из-за барьера. Если бы цель скользить мимо барьера, самый ранний стимул, доступный для визуальной системы будет "полумесяц" стимул, который будет не хватает более низких пространственных частот, как известно, содействовать ранее и сильнее выражение конечностей SLRs10. В дополнение к этим важным шагам, важно позиционировать торговые точки для новых целей в местах, связанных с предпочтительным или непредпочтительным направлением мышцы (ы) изучается. Введение фоновой силы нагрузки для повышения активности мышцы интереса также полезно в обнаружении конечностей SLRs.

С точки зрения устранения неполадок, крайне важно обеспечить, чтобы время появления цели известно на каждом испытании, учитывая короткую задержку конечности SLR. Это особенно важно для цифровых дисплеев монитора, которые могут систематически вызывать переменные задержки во время презентации стимула, которые могут поставить под угрозу точное выравнивание мышечной активности с критическими событиями. До внедрения нового целевого эксперимента, и независимо от типа визуального отображения, мы рекомендуем использовать несколько фотодиодов для записи времени появления стимула в нескольких местах экрана (например, в невидимом месте, на которое ссылается в 3.1.6, и в местах, где появится T1). Если интервал между появлением стимула в этих двух местах является invariant через испытания, то фотодиод в невидимом месте может служить прокси для появления T1 во время фактического эксперимента, после корректировки для любых лагов, характерных для различных мест, в которых T1 может появиться. Мы также рекомендуем закрыть "он-лайн" мониторинг активности ЭМГ во время эксперимента, чтобы следить за любыми изменениями в фоновой активности ЭМГ до появления цели, или изменения в активности ЭМГ, связанные с достижением движений в противоположном от предпочтительного направления движения мышц.

Существует несколько способов, с помощью которых формирующаяся целевая парадигма может быть изменена, и это может привести к дальнейшему пониманию сенсорных, когнитивных и связанных с движением факторов, влияющих на быструю висумоторную систему. Здесь мы поручили субъектам подготовиться к переходу к (про-достижения) или далеко (анти-достижения) от формирующейся цели. Как и ожидалось изпредыдущих результатов 9, консолидация этой инструкции позволило субъектам ослабить SLR величины без изменения времени SLR. Это показывает, что нейронные центры, омеющие SLR, могут быть заранее установлены областями более высокого порядка, устанавливающие поставленную задачу, до появления цели. Существует множество других аспектов, в которых задача может быть изменена для манипулирования когнитивными факторами, например, путем изменения предсказуемости появления цели в любой момент времени (т.е. делает сроки появления менее предсказуемыми) или пространства (т.е. смещения целевого появления в ту или иную сторону, или предоставления эндогенных сигналов для обозначения стороны возникновения). Манипуляции сенсорными параметрами формирующейся цели (например, скорость, контрастность, размер или цвет возникающих стимулов, или наличие конкурирующих отвлекающих средств) также дадут представление о лежащих в основе субстратах. Представление статической, а не движущаяся цель ниже барьера также поможет разобрать влияние целевого движения по сравнению с временной предсказуемостью на прочность ЛРР конечностей. Наконец, с точки зрения двигателя, рамки формирующейся целевой парадигмы могут быть распространены на двусторонние движения достижения и установление присутствия надежных СЛР на мышцах верхних конечностей потенцизирует исследование распределения таких сигналов на другие мышцы туловища или конечностей.

Одним из ограничений, связанных с этой парадигмой, возможно, парадоксально, является степень, в которой достичь РИТ были сокращены. Наши критерии обнаружения SLR напоминали те, которыеиспользовались ранее 12, когда мы провели отдельный анализ часовых рядов ROC для более коротких или более длинных, чем средние группы RT. Это требует определенной степени дисперсии в охвате RTs, и на практике мы обнаружили, что достичь RTs короче и менее изменчивы в формирующейся целевой парадигмы по сравнению со статической парадигмы (279 й/- 58 мс (статический); 207 й/- 34 мс (новая цель)). Действительно, РИТ иногда сокращались до такой степени, что связанный с движением залп деятельности ЕМГ часто смешивался с интервалом SLR. Следовательно, тайм-ряд ROC часто поднимался прямо с значений около 0,5 до значений, около 1,0, без отображения краткого снижения после SLR, которое требовалось для обнаружения в рефери8 (см. рисунок 4, участник 1,2,4,5). Что еще более важно, меньшая дисперсия RT наносит ущерб обнаружению склона(рисунок 1c); при этом отсутствие изменчивости в РИТ может привести к снижению уровня обнаруживаемых СЛР. Мы ожидаем, что критерии обнаружения СЛР могут продолжать развиваться и, вероятно, придется оптимизировать с собой специфику поставленной задачи. Другие манипуляции с задачами, возможно, путем увеличения временной неопределенности повторного появления цели или требуя, чтобы субъекты ждали, чтобы двигаться в течение короткого интервала после появления цели (например, ожидая возникших целевых изменить цвет), может помочь увеличить среднее и дисперсии достичь РИТ и отделить вербовку в течение интервала SLR от того, что связано с движением начала. Второе ограничение, которое не было изучено, может быть то, что некоторые участники не могут проявлять SLR в формирующейся целевой парадигмы. Мы признаем, что наша выборка невелика, и будущие исследования должны использовать формирующуюся целевую парадигму для более широких групп населения.

В заключение, формирующаяся целевая парадигма предлагает более надежный метод для получения SLR, по сравнению с парадигмами, использующими статические цели. Рамки формирующейся целевой парадигмы будут способствовать изучению быстрых висумоторных ответных мер путем предоставления средств для получения надежного выражения СЗЗ верхних конечностей. Особенно примечательно, что все результаты, о котором сообщалось здесь, были получены с помощью поверхностных записей, поскольку это позволит изучить СЛР в популяциях, которые могут быть менее податливы к внутримышечной записи, как молодые, пожилые люди или немощные. Мы также ожидаем, что формирующаяся целевая парадигма может быть распространена на исследования на животных у не-человеческих приматов и в сочетании с нейрофизиологическими методами для изучения потенциальных нейронных субстратов. Вместе с будущей работой в людях, которые могут быстро исследовать многочисленные сенсорные, когнитивные и моторные измерения задачи, формирующаяся целевая парадигма должна потенцируть гипотезы управляемых исследований быстрой висумоторной системы.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторов нечего раскрывать.

Acknowledgments

Эта работа поддерживается грантом Discovery BDC от Совета по естественным наукам и инженерным исследованиям Канады (NSERC; RGPIN 311680) и операционный грант BDC от Канадских институтов медицинских исследований (CIHR; MOP-93796). RAK была поддержана стипендией для выпускников Онтарио, а ALC была поддержана грантом NSERC CREATE. Экспериментальный аппарат, описанный в этой рукописи, был поддержан Канадским фондом инноваций. Дополнительная поддержка была сшата Канадским фондом первого научного мастерства (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.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Veerman, M. M., Brenner, E., Smeets, J. B. J. The latency for correcting a movement depends on the visual attribute that defines the target. Experimental Brain Research. 187 (2), 219-228 (2008).
  2. Soechting, J. F., Lacquaniti, F. Modification of trajectory of a pointing movement in response to a change in target location. Journal of Neurophysiology. 49 (2), 548-564 (1983).
  3. Day, B. L., Lyon, I. N. Voluntary modification of automatic arm movements evoked by motion of a visual target. Experimental Brain Research. 130 (2), 159-168 (2000).
  4. Gaveau, V., et al. Automatic online control of motor adjustments in reaching and grasping. Neuropsychologia. 55 (1), 25-40 (2014).
  5. Day, B. L., Brown, P. Evidence for subcortical involvement in the visual control of human reaching. Brain A Journal of Neurology. 124, Pt 9 1832-1840 (2001).
  6. Pruszynski, A. J., et al. Stimulus-locked responses on human arm muscles reveal a rapid neural pathway linking visual input to arm motor output. European Journal of Neuroscience. 32 (6), 1049-1057 (2010).
  7. Corneil, B. D., Olivier, E., Munoz, D. P. Visual responses on neck muscles reveal selective gating that prevents express saccades. Neuron. 42 (5), 831-841 (2004).
  8. Wood, D. K., Gu, C., Corneil, B. D., Gribble, P. L., Goodale, M. A. Transient visual responses reset the phase of low-frequency oscillations in the skeletomotor periphery. European Journal of Neuroscience. 42 (3), 1919-1932 (2015).
  9. Gu, C., Wood, D. K., Gribble, P. L., Corneil, B. D. A Trial-by-Trial Window into Sensorimotor Transformations in the Human Motor Periphery. Journal of Neuroscience. 36 (31), 8273-8282 (2016).
  10. Kozak, R. A., Kreyenmeier, P., Gu, C., Johnston, K., Corneil, B. D. Stimulus-locked responses on human upper limb muscles and corrective reaches are preferentially evoked by low spatial frequencies. eNeuro. 6 (5), (2019).
  11. Kowler, E. Cognitive expectations, not habits, control anticipatory smooth oculomotor pursuit. Vision Research. 29 (9), 1049-1057 (1989).
  12. Goonetilleke, S. C., et al. Cross-species comparison of anticipatory and stimulus-driven neck muscle activity well before saccadic gaze shifts in humans and nonhuman primates. Journal of Neurophysiology. 114 (2), 902-913 (2015).
  13. Franklin, D. W., Reichenbach, A., Franklin, S., Diedrichsen, J. Temporal evolution of spatial computations for visuomotor control. Journal of Neuroscience. 36 (8), 2329-2341 (2016).
  14. Krekelberg, B., Vatakis, A., Kourtzi, Z. Implied motion from form in the human visual cortex. Journal of Neurophysiology. 94 (6), 4373-4386 (2005).
  15. Gribble, P. L., Everling, S., Ford, K., Mattar, A. Hand-eye coordination for rapid pointing movements: Arm movement direction and distance are specified prior to saccade onset. Experimental Brain Research. 145 (3), 372-382 (2002).
  16. Paré, M., Munoz, D. P. Saccadic reaction time in the monkey: advanced preparation of oculomotor programs is primarily responsible for express saccade occurrence. Journal of Neurophysiology. 76 (6), 3666-3681 (1996).

Tags

Нейронаука выпуск 162 стимул-запертые реакции время реакции визуально управляемые достижения люди электромиография движущиеся цели преобразование сенсоримотора
Новые целевые парадигмы, чтобы вызвать быстрые visuomotor ответы на человека верхней конечности мышц
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Kozak, R. A., Cecala, A. L.,… More

Kozak, R. A., Cecala, A. L., Corneil, B. D. An Emerging Target Paradigm to Evoke Fast Visuomotor Responses on Human Upper Limb Muscles. J. Vis. Exp. (162), e61428, doi:10.3791/61428 (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