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Neuroscience

Un paradigme cible émergent pour évoquer des réponses visuomotrices rapides sur les muscles des membres supérieurs humains

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

Présenté ici est un paradigme comportemental qui suscite des réponses visuomotrices rapides robustes sur les muscles des membres supérieurs humains au cours des portées visuellement guidées.

Abstract

Pour atteindre un objet vu, l’information visuelle doit être transformée en commandes motrices. Les informations visuelles telles que la couleur, la forme et la taille de l’objet sont traitées et intégrées dans de nombreuses zones du cerveau, puis finalement relayées à la périphérie motrice. Dans certains cas, une réaction est nécessaire aussi vite que possible. Ces transformations visuomotrices rapides, et leurs substrats neurologiques sous-jacents, sont mal comprises chez l’homme car elles n’ont pas de biomarqueur fiable. Les réponses verrouillées par stimulus (REFLEX) sont de courtes latences (<100 ms) des éclats d’activité électromyographique (EMG) représentant la première vague de recrutement musculaire influencée par la présentation visuelle de stimulus. Les reflex fournissent une production quantifiable de transformations visuomotrices rapides, mais les reflex n’ont pas été observés de façon constante chez tous les sujets dans des études antérieures. Nous décrivons ici un nouveau paradigme comportemental mettant en vedette l’émergence soudaine d’une cible en mouvement sous un obstacle qui évoque constamment des reflex robustes. Les participants humains ont généré des portées visuellement guidées vers ou loin de la cible émergente à l’aide d’un manipulandum robotique tandis que les électrodes de surface enregistrait l’activité EMG du muscle majeur pectoralis. Par rapport aux études précédentes qui ont étudié les reflex à l’aide de stimuli statiques, les reflex évoqués avec ce paradigme cible émergent étaient plus grands, ont évolué plus tôt et étaient présents chez tous les participants. Les temps de réaction de portée (TR) ont également été accélérés dans le paradigme cible émergent. Ce paradigme offre de nombreuses possibilités de modification qui pourraient permettre une étude systématique de l’impact de diverses manipulations sensorielles, cognitives et motrices sur les réponses visuomotrices rapides. Dans l’ensemble, nos résultats démontrent qu’un paradigme cible émergent est capable d’évoquer constamment et vigoureusement l’activité au sein d’un système visuomotor rapide.

Introduction

Lorsque nous remarquons un message sur notre téléphone cellulaire, nous sommes invités à effectuer une portée visuellement guidée pour prendre notre téléphone et lire le message. Les caractéristiques visuelles telles que la forme et la taille du téléphone sont transformées en commandes motrices nous permettant d’atteindre l’objectif avec succès. De telles transformations visuomotrices peuvent être étudiées dans des conditions de laboratoire, ce qui permet un degré élevé de contrôle. Toutefois, il existe des scénarios où le temps de réponse est important, par exemple, attraper le téléphone s’il devait tomber. Les études en laboratoire sur les comportements visuomotrices rapides reposent souvent sur des paradigmes cibles déplacés où les mouvements en cours sont modifiés en plein vol à la suite d’un certain changement de position cible (p. ex., voir réf.1,2). Bien que de telles corrections en ligne puissent se produire en <150 ms3, il est difficile de déterminer le moment exact de la sortie visuomotrice rapide en utilisant la cinématique seule en raison des caractéristiques de filtrage à faible passage du bras, et parce que la sortie visuomotrice rapide remplace un mouvement déjà en plein vol. De telles complications entraînent une incertitude quant aux substrats sous-jacents aux réponses visuomotrices rapides (voir l’réf.4 pour examen). Quelques études suggèrent que les structures subcortical telles que le colliculus supérieur, plutôt que les secteurs corticals fronto-pariétals, puissent initier des corrections enligne 5.

Cette incertitude concernant les substrats neuronaux sous-jacents peut être due, au moins en partie, à l’absence d’un biomarqueur fiable pour la production du système visuomotor rapide. Récemment, nous avons décrit une mesure des réponses visuomotrices rapides qui peuvent être générées à partir de postures statiques et enregistrées par électromyographie (EMG). Les réponses verrouillées par stimulus (REFLEX) sont des rafales verrouillées dans le temps de l’activité d’EMG qui précèdent le mouvement volontaire6,7,évoluant uniformément ~100 ms après le début de stimulus. Comme son nom l’indique, les reflex sont évoqués par le début du stimulus, persistant même si un mouvement éventuel estretenu 8 ou se déplace dans la direction opposée9. En outre, les reflex évoqués par le déplacement cible dans un paradigme dynamique sont associés à des corrections en ligne de latence pluscourtes 10. Ainsi, les reflex fournissent une mesure objective pour étudier systématiquement la production d’un système visuomotor rapide impliqué dans les TT à latence courte, car ils peuvent être générés à partir d’une posture statique et analyse à partir d’autres signaux EMG sans rapport avec la phase initiale de la réponse visuomotrice rapide.

L’objectif de l’étude actuelle est de présenter un paradigme d’atteinte visuellement guidé qui suscite solidement les reflex. Des études antérieures portant sur le SLR ont signalé des taux de détection inférieurs à 100 % chez les participants, même lorsqu’ils utilisent des enregistrements intramusculairesplus invasifs 6,8,9. Les faibles taux de détection et la dépendance à l’égard des enregistrements invasifs limitent l’utilité des mesures slr dans les études futures sur le système visuomotrice rapide dans la maladie ou tout au long de la durée de vie. Bien que certains sujets peuvent tout simplement ne pas exprimer reflex, les stimuli et les paradigmes comportementaux utilisés précédemment peuvent ne pas avoir été idéal pour évoquer le Reflex. Les rapports précédents des reflex ont généralement utilisé des paradigmes dans lequel les participants génèrent des portées visuellement guidées vers statique, apparaissant soudainement cibles6,9. Cependant, un système visuomotor rapide est le plus probablement nécessaire dans les scénarios où l’on doit interagir rapidement avec un objet qui tombe ou vole, ce qui conduit à se demander si le déplacement plutôt que des stimuli statiques peut mieux évoquer reflex. Par conséquent, nous avons adapté un paradigme cible mobile utilisé pour étudier les mouvementsoculaires 11, et l’avons combiné avec une tâche pro / anti visuellement guidée atteignant utilisé pour examiner le REFLEX9. Par rapport aux résultats des paradigmes utilisésprécédemment 6,8,9, il a été constaté que les reflex dans le paradigme cible émergent évolué plus tôt, atteint des magnitudes plus élevées, et étaient plus répandues dans notre échantillon participant. Dans l’ensemble, le paradigme cible émergent favorise l’expression de réponses visuomotrices rapides à un point tel que des mesures objectives de l’EMG peuvent être prises de manière fiable avec des enregistrements de surface, potentialisation des études au sein des populations cliniques et tout au long de la durée de vie. En outre, le paradigme cible émergent peut être modifié de nombreuses façons différentes, favorisant des investigations plus approfondies sur les facteurs sensoriels, cognitifs et moteurs qui favorisent ou modifient les réponses visuomotrices rapides.

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Protocol

Toutes les procédures ont été approuvées par le Conseil d’éthique de la recherche en sciences de la santé de l’Université Western Ontario. Tous les participants ont fourni un consentement éclairé, ont été payés pour leur participation et étaient libres de se retirer de l’expérience à tout moment.

1. Préparation des participants

REMARQUE : Un petit échantillon de jeunes participants en bonne santé a été étudié (3 femmes, 2 hommes; âge moyen : 26 ans +/- 3,5 ans). Tous les participants étaient droitiers et avaient une vision normale ou corrigée à la normale, sans troubles visuels, neurologiques ou musculo-squelettiques actuels. Les participants ayant des antécédents de lésions ou de troubles musculo-squelettiques des membres supérieurs ont été exclus.

  1. Appliquez des capteurs EMG sur le muscle ciblé des membres supérieurs impliqués dans le mouvement d’atteinte à l’étude. Ici, des enregistrements EMG ont été réalisés à partir de la tête claviculaire du muscle majeur pectoralis droit, qui est recruté pour l’atteinte du corps croisé (vers la gauche).
    REMARQUE : Les enregistrements peuvent être faits à partir d’autres muscles du membre supérieur, ou de la partie sternale ou latérale du muscle majeur de pectoralis.
    1. Visualisez le muscle cible en demandant une action connue pour recruter le muscle d’intérêt. Pour la tête claviculaire du muscle pectoralis majeur, demandez au participant de détendre ses coudes sur les côtés et de pousser leurs paumes ensemble. Si vous avez de la difficulté à visualiser le muscle cible, palpez la zone d’intérêt tout en ayant le participant effectuer à plusieurs reprises l’action demandée, et cibler les zones avec des changements notables dans le muscle pour le placement des électrodes.
      REMARQUE : La visualisation se réfère à l’identification du muscle cible, en voyant la forme du muscle à travers la peau qui s’enlise pendant que le participant effectue une action qui recrute le muscle. La visualisation facilite la localisation du muscle cible.
    2. À l’aide d’écouvillons d’alcool, nettoyez la surface de la peau au-dessus du muscle cible où l’électrode sera placée, ainsi que sur la zone où se trouve une électrode au sol.
    3. Préparer les capteurs de surface en appliquant des adhésifs et du gel d’électrode.
    4. Demandez au participant d’effectuer à nouveau l’action associée au recrutement musculaire, et d’adhérer à des capteurs sur le ventre musculaire, en le positionnant pour se trouver en parallèle avec la direction des fibres du muscle ciblé. Placez l’électrode au sol sur la clavicule contralatérale au bras qui atteint. Sécurisez les capteurs et les électrodes au sol sur la peau environnante avec du ruban médical. Activez le système EMG pour permettre la collecte EMG tout au long de l’expérience.
      REMARQUE : Après le placement des électrodes EMG, les données EMG sont collectées passivement et continuellement tout au long de l’expérience via le système EMG et enregistrées sous forme de flux de données analogiques pour une analyse ultérieure.
    5. Vérifiez la qualité du signal EMG à l’aide d’un moniteur de bureau ou d’un oscilloscope connecté au système EMG. Pour déterminer la qualité appropriée, que le participant effectue un mouvement d’atteinte dans ou en face de la direction préférée du muscle d’intérêt, et s’assurer que l’activité EMG augmente ou diminue, respectivement. S’il n’y a pas d’activité au repos, assurez-vous que l’activité emg n’augmente pas pour le mouvement dans la direction non privilégiée.
      REMARQUE : La qualité du signal musculaire des électrodes de surface dépend de nombreuses caractéristiques (p. ex., distribution idiosyncrasique du tissu adipeux, posture du sujet). Il est recommandé d’augmenter l’activité maximale d’EMG associée au mouvement dans la direction préférée (contractante) d’au moins 2 fois le niveau d’activité au repos, mais devrait être considérablement plus élevée.
    6. Repositionnez les électrodes si nécessaire, pour s’assurer que ces niveaux d’activité sont observés. Laissez le moniteur de visualisation ou l’oscilloscope connecté tout au long de l’expérience pour surveiller en permanence la sortie emg.
  2. Configurer le participant spécifique avec les capteurs EMG appliqués dans un appareil robotique d’atteinte qui permet d’atteindre les mouvements dans un plan horizontal, et l’application de la force au manipulandum.
    REMARQUE : L’ajout de force contre le muscle d’intérêt augmente l’activité de fond, permettant l’expression du REFLEX comme augmentation ou diminution de l’activité musculaire après présentation de stimulus dans la direction préférée ou non préférée du muscle, respectivement. Un niveau d’activité de base est particulièrement utile dans la direction non privilégiée, car l’activité de base et l’activité d’atteinte non privilégiée seraient indiscernables sans force de chargement en arrière-plan. Une force appliquée de 5N à droite et 2N de force vers le bas (en face d’une cible présentée vers la gauche par rapport à la position de départ), tout au long de l’expérience peut être suffisante. La force doit rester constante tout au long de l’expérience, de sorte que des forces inférieures peuvent être utilisées si nécessaire.
    1. Placez le participant à la chaise expérimentale, en priorisant le confort du participant par rapport à l’ajout forcé contre le membre afin de minimiser les changements de posture tout au long de l’expérience.

2. Stimulus construction/ appareil

  1. Générer toutes les procédures expérimentales et les stimuli dans l’appareil robotique d’atteinte avec un affichage visuel intégré.
    REMARQUE : Assurez-vous que l’appareil robotisé est équipé d’une interface entre la sortie visuelle et la sortie du moteur manipulandum qui permet des enregistrements analogiques simultanés (p. ex., position du manipulandum, sortie photodiode) et EMG. Assurez-vous que cet appareil est équipé d’un logiciel capable d’exécuter des blocs d’essais individuels préprogrammés avec tous les composants visuels préprogrammés. L’affichage visuel intégré peut être un moniteur standard ou un projecteur personnalisé de haute qualité; toutefois, des projecteurs de meilleure qualité sont recommandés pour assurer la résolution temporelle et visuelle de la cible affichée.
    1. Générer les 4 principaux composants du paradigme cible émergent (voir figure supplémentaire 1) via un logiciel intégré qui conduit l’affichage visuel.
      REMARQUE : Les composants doivent tous être générés via un logiciel intégré qui projette les composants spécifiés sur l’écran visuel au cours de chaque session de collecte de données. Chaque composant est entré manuellement dans le logiciel, qui transforme les coordonnées d’entrée pour les formes en formes vues sur l’écran visuel. Un codage complet de tous les composants et mouvements cibles est effectué avant la collecte de données, par conséquent, aucune intervention expérimentante du paradigme n’est nécessaire pendant la collecte de données, car le paradigme s’exécute automatiquement en fonction des réponses du participant. Les coordonnées suivantes (rapportées en cm) sont référencées par rapport au point médian des deux origines du robot manipulandum dans l’appareil robotisé utilisé pour recueillir des données auprès des participants au manuscrit actuel. Toutes les composantes du paradigme sont visibles par le participant tout au long de chaque essai, à l’exception de la position de départ qui disparaît après l’apparition de la cible en mouvement. Un autre appareil peut utiliser un cadre de référence différent.
      1. Générer un chemin inversé en inversant manuellement les coordonnées pour six rectangles avec les coordonnées suivantes (y: - 19 (en haut de y inversé) ou -34 (en bas de y inversé), x:-/+2 (intérieur, bas inversé y), -/+8 (fond extérieur inversé y); largeur .5 hauteur: 20 (en haut) ou 15 (en bas)).
      2. Générer un occluder en inversant manuellement les coordonnées d’un grand rectangle (centré à: 0, -29; largeur: 35 hauteur: 15) superposant le centre du chemin inversé y. La couleur de cet occluder peut varier d’un essai à l’autre, fournissant une instruction au participant.
        REMARQUE : L’occluder contient une encoche découpée sur le fond central entre les deux sorties (0, -29; largeur : 5 hauteur : 5). Le participant est chargé de : « fixer l’encoche pendant qu’une cible est derrière l’occluder ». Cela garantit que l’œil est stable à l’émergence de la cible. L’occluder sera de couleur rouge ou verte au début de chaque essai.
      3. Générer une cible mobile en entratant manuellement les coordonnées d’un cercle qui finira par descendre le y inversé et derrière l’occluder (début: 0, -17; rayon: 1; vitesse: 10 cm/s, vitesse derrière l’occluder: 30 cm/s).
        REMARQUE : La cible mobile (T1) est visible et stationnaire au début de chaque essai.
      4. Générer la façon dont la cible se déplacera dans le logiciel en spécifier les coordonnées x et y du mouvement cible.
        REMARQUE : La vitesse de la cible est calculée par la distance des coordonnées x et y successives. Une bonne présentation du mouvement cible dépend de la capacité du logiciel et de l’affichage visuel à mettre à jour correctement chaque position x et y en succession rapide. Dans le logiciel, modifiez l’état de la cible mobile en « invisible pour participer » lorsque la position x et y de la cible s’est déplacée complètement au-dessous de l’occluder jusqu’à ce que la position x et y aient complètement émergé de l’occluder.
      5. Générer une position de départ (0, -42; rayon 1). Le participant devra acquérir ce poste pour amorcer chaque essai.
    2. Générer un curseur en temps réel (RTC) représentant la position de la main du participant sur l’écran en temps réel.
      REMARQUE : La main/bras du participant a été occlus au cours de l’expérience par l’intermédiaire d’un miroir orienté vers le haut reflétant des cibles présentées vers le bas. Cela peut se faire via des fonctions logicielles intégrées spécifiques à l’appareil, ce qui place une cible au-dessus des coordonnées x et y continuellement mises à jour de la main.

3. Procédure

  1. Cliquez sur le »Commencer« bouton sur le logiciel associé présenté sur l’écran de l’expérimentateur, qui lance le premier essai et la force générée par l’appareil robotique d’atteinte appliquée au membre supérieur du participant.
    REMARQUE : Après le début des clics de l’expérimentateur, aucune intervention n’est requise par l’expérimentateur, jusqu’à ce qu’entre les blocs où l’expérimentateur doit appuyer pour recommencer. L’intervention de l’expérimentateur peut également être nécessaire si le signal EMG fait l’objet d’une surveillance continue des changements, ou si le participant n’est pas en mesure de terminer l’expérience. Toutes les expériences doivent être arrêtées immédiatement en cas d’urgence. La force appliquée à la main du participant est automatiquement arrêtée si le participant lâche la poignée via des programmes de tâches intégrés. Il est recommandé d’utiliser un appareil avec un bouton pour mettre fin à l’expérience dans les situations d’urgence.
    1. Demandez verbalement au participant de commencer le premier essai en amenant le CCF (indiqué par la position du manipulandum) dans la position de départ (T0) pour une durée variable de 1 à 1,5 s. L’occluder change de couleur pour indiquer au sujet que le procès à venir nécessite un pro ou un anti-reach.
      REMARQUE : L’entrée du CCF dans le T0 initie chaque essai. Si le participant quitte la position de départ T0 avant l’heure prescrite, l’essai recommencera une fois que le CCF sera de retour en T0.
    2. Assurez-vous que la cible mobile (T1), qui était stationnaire et visible pour le participant au sommet du y inversé (2.1.1.3), commence à se déplacer vers le participant le long du chemin du y inversé, qui a été initié par le participant apportant le CCF en T0 à l’étape précédente.
      REMARQUE : Lorsque T1 commence à bouger, T0 disparaît. Aucune restriction n’est placée sur le bras du participant après cette période, cependant, le participant est chargé de rester dans les limites imaginées de T0.
    3. Assurez-vous que T1 se déplace derrière l’occluder et est invisible pour le participant. Pendant cet intervalle, le participant maintient la position de la main à T0 imaginé.
    4. Assurez-vous que T1 se déplace derrière l’occluder à une vitesse constante de 30 cm/s le long de l’axe y vers le participant. Une fois que T1 atteint la moitié de la longueur de l’occluder, il bifurque le long d’une des sorties inversées y avec un composant de vitesse x supplémentaire. Ainsi, la vitesse le long de l’axe y est maintenue constante. La cible disparaît pour un retard constant de ~0.5 s, avec le retard selon la taille de l’occluder et la vitesse du mouvement T1.
    5. Lorsque T1 atteint le bord de l’occluder le plus proche du participant, assurez-vous que le logiciel ne présente pas T1 comme émergeant en glissant au-delà du bord de l’occluder, ce qui présenterait initialement un stimulus « demi-lune » pour le système visuel. Au lieu de cela, vérifiez que le logiciel garde T1 invisible jusqu’à ce que la cible complète a émergé, puis le présente au participant.
      REMARQUE : Ceci est fait pour contrôler les effets visuels des stimuli partiels, surtout si différentes vitesses de cibles sont utilisées qui franchiraient la frontière à des moments différents. L’émergence partielle d’une cible (p. ex., stimulus de demi-lune) produit une cible composée initialement d’une fréquence spatiale plus élevée, ce qui, d’après les résultats précédents, entraînerait une latence accrue du SLR et une diminution de la magnitude10.
    6. Vérifiez que le logiciel présente T1 à un côté randomisé à l’un des deux chemins inversés y tandis que la main du participant reste stationnaire à T0.
      REMARQUE : Parallèlement à l’émergence du T1 sous l’occluder, une cible secondaire est présentée dans le coin de l’écran, à un endroit couvert par une photodiode. Cette cible présentée au photodiode n’est pas vue par le sujet mais fournit un signal analogique à une photodiode intégrée dans le dispositif robotique d’atteinte. Ce signal photodiode permet l’alignement précis de l’apparence de la cible avec l’activité musculaire et assure qu’aucun retard ou retard n’est présent dans l’appareil robotique d’atteinte.
    7. Lorsque T1 émerge de l’occluder derrière, voir si le participant est capable de générer une portée visuellement guidée en fonction de la couleur de l’occluder. Lorsque l’occluder est vert, demandez au participant d’intercepter T1 auprès du CCF. Lorsque l’occluder est rouge, demandez au participant de déplacer le CCF loin du T1.
      REMARQUE : Une couleur occluder verte (2,1,1,2) indique une portée pro (c.-à-d. vers l’occulder) et une couleur rouge indiquée loin de la cible mobile T1 (c.-à-d. une anti-portée). Dans l’état anti-portée, une interception correcte n’est pas basée sur l’image miroir de T1, mais plutôt sur la distance horizontale par rapport au T0.
    8. Selon leur comportement d’atteinte, fournir des commentaires comme un « coup » (interception correcte), « wrongway » (mauvaise direction pour pro / anti portée), ou « manquer » (ni les réponses correctes ni incorrectes détectées) au cours de l’intervalle inter-essai. Cette rétroaction se compose de texte écrit sur l’occluder.
    9. Assurez-vous que T1 et T0 réapparaissent à leurs emplacements d’origine respectifs 200 ms après que le comportement de portée du participant est terminé. Commencez le prochain essai lorsque le participant amène le CCF au T0.
  2. Demandez à chaque participant d’effectuer 4 blocs de 100 essais, donnant 100 portées par condition. Randomiser les types d’essais mélangés avec des stimuli pro ou anti-reaches après les stimuli gauche et droit. Chaque bloc prend environ 7,5 min à compléter.
    REMARQUE : Il est recommandé que chaque condition se compose d’un minimum d’environ 80 répétitions lors de l’utilisation d’enregistrements de surface, car la prochaine étape d’analyse repose sur les données de nombreux essais pour la détection slr.
    1. Réduisez au minimum le mouvement des participants entre chaque bloc afin d’assurer la cohérence des enregistrements. Après confirmation verbale que le participant est prêt à commencer le bloc suivant, lancez le bloc suivant et continuez à surveiller les performances des participants et la sortie emg.
      REMARQUE : Une surveillance continue de la sortie EMG via un moniteur de bureau par l’expérimentateur peut être nécessaire pour détecter les problèmes avec les enregistrements EMG de surface. Par exemple, pendant de longues périodes de mouvements d’atteinte, les électrodes EMG de surface peuvent se détacher de la peau du participant en raison de la transpiration.
  3. Recueillir des données à partir d’un paradigme statique de contrôle pour permettre la comparaison des données avec celle obtenue dans le paradigme cible émergent.
    REMARQUE : Cela peut être fait avant ou après le paradigme cible émergent. Pour créer un paradigme statique de contrôle, répétez les étapes 2.1.1.3, 2.1.1.5, 2.2, 3.1, 3.1.1, 3.1.7, 3.2 et 3.2.1 ; toutefois, à l’étape 2.1.1.3, ne codez pas T1 en commençant par le haut de l’écran et en vous déplaçant vers le participant. Au lieu de cela, position T1 pour apparaître soit à gauche ou à droite de T0. En outre, T0 est maintenant rouge ou vert semblable à l’occluder utilisé dans le paradigme cible émergent. Le procès se déroule comme décrit ci-dessous.
    1. Demandez verbalement au participant d’amener le CCF en T0 pour commencer le premier essai, qui se trouve au même endroit que dans le paradigme cible émergent.
    2. Assurez-vous que le logiciel présente T0 comme rouge ou vert pour indiquer un pro ou une portée anti respectivement. Randomiser la période de attente de 1-2 pour que le participant tienne le CCF en T0.
    3. Assurez-vous que le logiciel présente une cible statique à gauche ou à droite, à 10 cm du T0. Randomisez le côté cible à travers les essais.
    4. Comme dans le paradigme cible émergent, demandez au participant d’atteindre une cible si T0 est vert, et d’atteindre dans la direction diamétralement opposée loin d’une cible si T0 est rouge. Le prochain essai se déroule après le contact avec une cible ou un emplacement anti-cible.
    5. Assurez-vous que chaque participant a effectué 4 blocs de 100 essais, ce qui donne 100 portées par condition. Les types d’essais ont été mélangés au hasard.

4. Analyse

  1. Analyser toutes les données dans les scripts personnalisés hors ligne et rejeter les essais d’erreur.
    REMARQUE : Les essais d’erreur sont définis par des directions de portée incorrectes (3,5 cm), de longs TR (>500 ms) indiquant une inattention présumée ou de courtes TT (<120) indiquant l’anticipation.
    1. Tirez le temps de réaction (RT) pour atteindre les mouvements pour chaque essai en identifiant le moment où le mouvement a dépassé 8% de la vitesse tangentielle maximale.
      REMARQUE : D’autres méthodes de définition de rt peuvent être utilisées.
    2. Pour analyser l’activité musculaire, utilisez des scripts hors ligne pour convertir les signaux EMG en microvolts source, supprimer tout décalage DC, rectifier le signal EMG, et filtrer le signal avec un filtre moyen mobile de 7 points.
    3. Utilisez une analyse des caractéristiques d’exploitation du récepteur (ROC) de série dans le temps pour détecter la présence et la latence du REFLEX6,7.
      REMARQUE : D’autres méthodes pour déterminer la nature verrouillée par le temps de l’activité slr peuvent être utilisées.
      1. Pour effectuer l’analyse roc de la série de temps, séparez les données EMG en fonction du côté de la présentation de la cible et de l’état d’essai(la figure 1a montre les données gauche contre droite pour les pro-portées).
      2. Calculer la superficie sous la courbe roc pour les deux populations, pour chaque échantillon (1 ms) de 100 ms avant à 300 ms après la présentation cible (p. ex., figure 2c).
        REMARQUE : La valeur roc de 0,5 indique la discrimination par hasard, tandis que les valeurs de 1 ou 0 indiquent une discrimination parfaitement correcte ou incorrecte par rapport à la présentation cible, respectivement.
      3. Déterminer la latence de la discrimination comme étant le premier des 8 points consécutifs qui dépassaient une valeur de 0,6(figure 2c indiquée par les lignes verticales rouges ou bleues).
        REMARQUE : Le seuil et le nombre de points dépassant le seuil peuvent changer en fonction de la qualité et de la quantité des enregistrements EMG de surface ou intramusculaires, et une analyse bootstrapping peut être utilisée pour déterminer objectivement les intervalles de confiance. Les travaux passés ont montré qu’une valeur de 0,6 équivaut approximativement à un intervalle de confiance de 95% 12.
    4. Pour déterminer la présence d’un Reflex sur les essais pro-reach, utilisez une analyse rt-split (voir la figure 18),selon laquelle les étapes 4.1.3.2 et 4.1.3.3 sont effectuées séparément sur la moitié précoce et tardive des portées basées sur rt(essais violets figure 1a, et essais verts).
      1. Tracez le temps de discrimination précoce et signifiez RT tôt comme un point, puis tracez le temps de discrimination tardif et signifiez RT tardif comme deuxième point sur le même tracé. Connectez ces deux points avec une ligne (Figure 1c). Un REFLEX est détecté lorsque la pente de cette ligne dépasse 67,5°.
        REMARQUE : Pour cette ligne, une pente de 90° indiquerait que les temps de discrimination emg sont parfaitement verrouillés à la présentation de stimulus (comme l’activité d’EMG est initiée à la même latence, indépendamment du temps de mouvement qui s’ensuit), alors qu’une pente de 45° indiquerait que la discrimination EMG est parfaitement verrouillée au début du mouvement. En pratique, une pente coupée de 67,5° (à mi-chemin entre 45° et 90°) est utilisée pour détecter si un REFLEX était présent (pente > 67,5°) ou non (pente < 67,5°); comme cela indique que l’activité EMG est plus verrouillée pour stimuler plutôt que le début du mouvement.
    5. Si la présence de SLR est déterminée, définissez la latence slr par la latence de discrimination de tous les essais (4.1.3.3).
    6. Définissez la magnitude SLR comme la différence entre les traces emg moyenne gauche et droite (p. ex., la figure 2c rouge foncé par rapport aux traces rouge clair, ou les traces bleu foncé par rapport aux traces bleu clair) de la latence slr à la latence post-discrimination de 30 ms.
      REMARQUE : Les valeurs de temps de magnitude peuvent être prolongées ou raccourcies.

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Representative Results

Stimulus réponses verrouillées (Reflex) sont de brèves rafales de temps d’activité musculaire verrouillé au début de stimulus qui évoluent bien avant la plus grande volée de recrutement musculaire associée à l’apparition du mouvement. La nature verrouillée du Reflex a produit un « baguage » de l’activité musculaire visible à ~ 100 ms lors de la visualisation de tous les essais triés pour le temps de réaction (RT) (Figure 1a, mis en évidence par des boîtes grises). Comme le montre la figure 1a, les reflex dépendaient de l’emplacement cible, les reflex sur le pectoralis majeur droit consistant en une augmentation ou une diminution du recrutement musculaire après la présentation de la cible vers la gauche ou vers la droite, respectivement. Des SLR ont été détectés au moyen d’une analyse fractionnement rt (méthodes 4.1.4), dans le but d’effectuer des analyses distinctes de roc de séries dans le temps lors d’essais de RT précoces ettardifs (figure 1b- violet contre vert). Cette analyse indique si l’apparition de l’EMG était invariante au stimulus ou à l’apparition du mouvement, ce qui a été déterminé par la pente de la ligne reliant les temps de discrimination précoces et tardifs tracés en fonction de rt (figure 1c). Des études antérieures sur le Reflex à l’aide de stimuli statiques ont rapporté des taux de détection chez tous les participants inférieurs à 70% 8,9. En l’espèce, on a fait une comparaison avec l’efficacité d’un paradigme cible émergent en évoquant les reflex à celui obtenu à l’aide d’un paradigme avec des cibles statiques.

Dans le paradigme cible émergent (figuresupplémentaire 1), les sujets ontatteint des cibles mobiles émergentes au lieu d’objectifs stationnaires. La figure 2 montre les données de deux sujets atteignant une cible stationnaire (première et troisième rangées) ou des cibles mobiles qui émergent sous un occluder (deuxième et quatrième rangées). Le participant 1 n’expose pas de reflex dans le paradigme statique, mais présente un reflex clair dans le paradigme cible émergent; SlRs étaient apparents comme une bande verticale d’activité dans les parcelles d’essai par essai (Figure 2a) ~ 100 ms après le début de stimulus dans la cible émergente, mais pas le paradigme statique. Le SLR était également apparent dans les traces moyennes de l’EMG (figure 2b) pour le participant 1 dans la cible émergente, mais pas le paradigme statique (traces rouges dans les deux premières rangées de la figure 2b). Le participant 1 a fourni un exemple de quelqu’un qui ne présente pas de reflex dans un paradigme statique utilisé précédemment dans la littérature, mais qui présente un reflex dans le paradigme cible émergent. En revanche, alors que le participant 2 présentait un Reflex dans les paradigmes cibles statiques et émergents, l’ampleur du Reflex était beaucoup plus grande dans le paradigme cible émergent, avec des magnitudes approchant de celle atteinte juste avant le début dumouvement.

Nous avons comparé les propriétés des reflex observés dans les cibles émergentes par rapport au paradigme statique à travers l’échantillon, en examinant les données recueillies dans l’état pro-reach. Comme le montre la figure 3a (lignes vertes), et conformément aux résultats représentatifs de la figure 2,l’ampleur du SLR était considérablement plus grande dans la cible émergente par rapport au paradigme statique, les magnitudes de recrutement dans l’intervalle de 80 à 120 ms après le début du stimulus ayant quintuplé en moyenne. Contrairement à ces changements systématiques dans l’ampleur du SLR, la latence des REFLEX détectés ne différait pas dans le paradigme cible statique par rapport au paradigme cible émergent(figure 3a, lignes violettes). Comme le montre la figure 3b (barres bleues), les SLR ont été détectés chez les cinq participants au paradigme cible émergent (c.-à-d. une prévalence de 100 %), mais seulement chez trois participants à un paradigme avec des cibles statiques (c.-à-d. une prévalence de 60 %, ressemblant aux rapportsprécédents 8,9). L’observation des reflex sur tous les participants au paradigme cible émergent était encore plus impressionnante étant donné que nous nous sommes appuyés sur des enregistrements emg de surface non invasifs, alors que les rapports précédents se sont généralement appuyés sur des enregistrements intramusculaires invasifs d’EMG. Fait important, bien que les TT atteignent aient tendance à être beaucoup plus courts dans la cible émergente par rapport au paradigme statique(figure 3b, lignes noires), les SLR ne se présentent pas simplement dans le paradigme cible émergent en raison des TT accélérés. Par exemple, les données du participant 1 de la figure 2 présentaient des RSL importants dans la cible émergente, mais pas un paradigme statique pour les plages de RT s’étinant. Enfin, nous avons également examiné comment l’instruction de s’éloigner de la cible émergente influençait les Reflex. Comme on l’a déjà constatéavec les cibles statiques 9, les magnitudes SLR dans l’état anti-portée ont été atténuées par rapport à celles de l’état pro-portée (figure 3c, lignes bleues; voir aussi des traces moyennes d’EMG dans la figure 2, figure 4). Cela montre que le paradigme cible émergent peut être utilisé pour étudier les aspects du contrôle cognitif, qui dans ce cas liés à la consolidation de l’instruction de se déplacer vers ou loin d’une cible émergente.

Nous montrons les données enregistrées auprès des cinq participants à la figure 4,afin d’illustrer la variabilité des caractéristiques des SLR enregistrées dans les paradigmes cibles statiques par rapport aux paradigmes cibles émergents dans les conditions pro et anti-portée (les boîtes grises de la figure 4 représentent l’intervalle SLR). Comme pour le participant 1 (indiqué dans les deux rangées supérieures de la figure 2),le participant 5 a également montré un Reflex dans la cible émergente, mais pas le paradigme statique dans l’état pro-reach. Comme pour le participant 2 (indiqué dans les deux rangées inférieures de la figure 2),les participants 3 et 4 présentaient également des reflex considérablement plus importants dans la cible émergente par rapport aux paradigmes statiques dans l’état pro-reach. Deux autres caractéristiques des données indiquées à la figure 4 méritent d’être soulignées. Tout d’abord, chez les participants 3, 4 et 5, nous avons observé un reflex plus important dans la variante anti-portée de la tâche cible émergente, le ROC de la série de temps ayant culminé au-dessus de 0,6 avant d’assumer des niveaux proches de 0. Un REFLEX vers le stimulus dans un état anti-portée a été observé précédemment9, et nous avons lié cela au bref mouvement de la main vers le stimulus dans une variante anti-portée d’une tâche de correction en ligne3. Deuxièmement, dans l’état pro-reach dans la tâche cible émergente, une séparation distincte a été observée entre le REFLEX et l’activité alignée sur les mouvements qui s’ensuit chez certains participants (p. ex., les participants 1, 3 et 5; voyez comment le ROC des séries horaires diminue brièvement après avoir atteint un sommet pendant l’intervalle slr), mais il a constaté que le Reflex s’est mélangé à une activité alignée sur le mouvement dans d’autres (p. ex., les participants 2 et 4). Comme indiqué ci-dessous, il s’agit de la conception d’algorithmes pour détecter le Reflex.

Dans l’ensemble, le paradigme cible émergent est plus efficace pour évoquer les reflex et les RT courts que les paradigmes utilisant des cibles statiques. Ceci est démontré par l’augmentation de la prévalence, de l’ampleur et de la latence plus courte des TT par rapport aux cibles statiques.

Figure 1
Figure 1 : Détection slr. Exemple d’un reflex d’un participant représentatif, illustrant les critères de détection des reflex. (a) Recrutement d’essai par essai pour le muscle pectoralis droit majeur pour les accès droit ou gauche dans l’état pro-reach. Chaque ligne est un procès différent. L’intensité de la couleur transmet l’ampleur de l’activité EMG. Les essais ont été triés par RT (boîtes blanches) et alignés sur l’apparition du stimulus (ligne noire). Le SLR est apparu comme un baguage vertical de l’activité mis en évidence par des boîtes grises; notez comment l’activité d’EMG a augmenté ou diminué (temps verrouillé ~90 ms) après présentation de stimulus vers la gauche ou vers la droite, respectivement. Les barres pourpres ou vertes indiquent les essais qui contribuent aux groupes de RT précoces ou tardifs, respectivement. b)Analyse roc de la série time indiquant l’heure de la discrimination EMG pour les essais précoces (violets) et tardifs (verts) montrés dans (a). c)Pour les groupes précoces (violets) et tardifs (verts), la RT moyenne a été tracée en fonction de la discrimination du ROC. La pente de la ligne reliant ces deux points est de 83,7 °, ce qui indique que l’activité de l’EMG était plus alignée sur la présentation de stimulus que sur le début du mouvement. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 2
Figure 2 : Résultats représentatifs. Données des participants 1 et 2 montrant la variabilité de la présence ou de l’absence ou des reflex dans la statique (1er et 3e rangées), et la cohérence de la présence de REFLEX dans les paradigmes cibles émergents (2nd et 4 e rangées). a) Recrutement d’essai par essai pour le muscle majeur pectoralis droit pour ces participants (même format que la figure 1a). Les conditions présentant un reflex sont décrites en violet (2nd,3ème et4ème rangées). b)Moyenne +/- SE de l’activité EMG pour les deux pro (rouge) et anti (bleu) atteint, séparé par le côté de la présentation stimulus (traces plus faibles utilisées pour les mouvements dans la direction non privilégiée). c)Analyse ROC de la série time pour pro (rouge) et anti (bleu) atteint indiqué dans (b). Époque SLR mise en évidence dans la boîte grise ; lignes horizontales pointillées à 0,4 et 0,6. Les lignes verticales de couleur (si elles sont présentes en condition pro) montrent le temps de discrimination pour les essais pro- (rouge) ou anti-(bleu). S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 3
Figure 3 : Effets d’un paradigme cible émergent sur les caractéristiques du REFLEX et atteignent rt. a)latence SLR (violet) et magnitude (vert) pour les pro atteint dans les paradigmes cibles statiques par rapport aux paradigmes cibles émergents. Latence définie comme les 8 premiers points de données continus sur 10 dépassant le seuil roc de 0,6 (voir méthodes). Magnitude de SLR a été défini comme la zone intégrée de plus de 30 ms après la discrimination SLR entre l’activité moyenne EMG sur les essais à gauche et à droite. Toutes les magnitudes ont été normalisées au maximum pour le participant dans toutes les conditions (p. ex., une valeur de 1 indique la réponse maximale). b) prévalencedu SLR et atteindre rt. (c) L’ampleur et la latence de SLR résultent des résultats pro et anti-atteint dans le paradigme cible émergent. * indique l’importance à p & lt;.05 par rapport à l’état statique ou anti basé sur un t-test non apprired. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 4
Figure 4 : Analyse moyenne de l’EMG et de la série de temps ROC pour tous les participants. Colonne gauche des parcelles : Moyenne +/- SE de l’activité EMG pour les deux pro (rouge) et anti (bleu) atteint, séparé par le côté de la présentation stimulus (des traces plus faibles utilisées pour les mouvements dans la direction non préférée). Colonne de droite des parcelles : Analyse roc de la série time pour pro (rouge) et anti (bleu) atteint indiquée dans (colonne gauche des parcelles). Époque SLR mise en évidence dans la boîte grise ; lignes horizontales pointillées à 0,4 et 0,6. Les lignes verticales de couleur (si elles sont présentes en condition pro) montrent le temps de discrimination pour les essais pro- (rouge) ou anti-(bleu). S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure supplémentaire 1 : Vue supérieure de la tâche dans le dispositif robotique d’atteinte. Le grand point blanc sur le côté inférieur gauche représente le photodiode. La cible blanche (T1) est affichée sortant du chemin inversé « y » vers la gauche. Le point blanc à droite du T1 représente le CCF au milieu d’une portée visuellement guidée. L’occluder est montré ici comme vert, indiquant qu’une portée pro était nécessaire. T0 non montré, en raison de la disparition simultanée avec l’émergence de cibles. S’il vous plaît cliquez ici pour télécharger ce chiffre.

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Discussion

Les humains ont une capacité remarquable, en cas de besoin, de générer des actions rapides et visuellement guidées à des latences qui approchent des retards de conduction minimaux et éfferents. Nous avons précédemment décrit les réponses verrouillées par stimulus (REFLEX) sur le membre supérieur comme une nouvelle mesure pour les réponses visuomotricesrapides 6,9,10. Bien qu’ils aient été bénéfiques pour fournir une référence d’essai par essai pour le premier aspect du recrutement musculaire des membres supérieurs influencé par le stimulus visuel, les reflex des membres n’ont pas été exprimés chez tous les sujets et se sont souvent appuyés sur des enregistrements intramusculaires invasifs. Ici, un paradigme cible émergent (Fichier supplémentaire 1) est décrit et les résultats sont comparés à ceux obtenus avec des cibles statiques. Les avantages du paradigme cible émergent sont évidents chez les participants individuels, car les participants qui n’expriment pas le Reflex dans un paradigme statique en expriment un dans le paradigme cible émergent (p. ex., figure 2, participant 1- 1ère rangée par rapport à la 2e rangée). De plus, les reflex exprimés dans le paradigme cible émergent sont beaucoup plus importants que dans d’autres paradigmes, atteignant parfois des magnitudes équivalentes à des magnitudes volitionnelles (figure 2, participant 2; Figure 4, participant 5). Ainsi, ce paradigme s’est avéré efficace pour augmenter l’ampleur (figure 3a), la détectabilité du Reflex (Figure 3b), et la promotion des TT de portée plus courte d’environ 50 ms (Figure 3b), par rapport à un paradigme utilisant des cibles statiques. Le paradigme cible émergent présente également des avantages par rapport aux paradigmes nécessitant des corrections demi-vol 4, où un nouveau stimulus est présenté alors qu’un mouvement d’atteinte est déjà en plein vol. Des changements emg ou cinétiques aux mouvements déjà en plein vol peuvent également se produire au cours d’expériences qui modifient la rétroaction visuelle de la position actuelle de la main, seul ou en conjonction avec des changements dans la positioncible 13. Bien qu’il soit couramment utilisé pour étudier les réponses visuomotrices rapides, dans de tels paradigmes, l’activité EMG, cinétique et/ou cinématique entraînée en réponse au nouveau stimulus évolue en plus de l’activité liée au mouvement initial. En revanche, puisque le participant est dans une posture stable au moment de l’émergence de stimulus dans le paradigme cible émergent, reflex sont facilement discernés, même sur une base d’essai par essai.

Les trois aspects les plus critiques du paradigme cible émergent sont l’utilisation d’un mouvement implicite derrière une barrière (3,1,3), la certitude de l’heure de l’apparition de la cible (3,1,4) et l’émergence d’une cible complète derrière un occluder (3,1,5). De ces trois aspects, nous supposons que l’utilisation du mouvement implicite est la plus importante. Le mouvement implicite produit des signaux forts dans les zones liées au mouvement dans le flux visuel dorsal qui sont indiscernables de ceux produits par les cibles mobiles visibles14. Nous spéculons que, lorsqu’il est combiné avec un tel mouvement implicite, l’apparition soudaine de la cible émergente en dessous de l’obstacle crée un transitoire visuel plus fort que dans le paradigme cible statique. Notre mise en œuvre du paradigme cible émergent comprenait également un degré élevé de certitude d’essai par essai quant à l’heure à laquelle la cible réapparaîtrait. La disparition et l’émergence subséquente de la cible derrière la barrière peuvent s’apparenter à un « intervalle d’écart » entre le décalage d’une fixation centrale ou de tenir stimulus et la présentation d’une cible périphérique, qui accélère également atteindre les tempsde réaction 15 et favorise l’expression de saccades express16, qui sont un autre type de réponse visuomotrice rapide. Enfin, il est important que la cible émergeant de derrière la barrière soit présentée dans son intégralité, plutôt que d’être présentée comme glissant de derrière la barrière. Si l’objectif de glisser au-delà de la barrière, le stimulus le plus tôt disponible pour le système visuel serait un stimulus « demi-lune » qui n’aurait pas les fréquences spatiales inférieures connues pour promouvoir l’expression plus précoce et plus forte des reflexmembres 10. En plus de ces étapes critiques, il est important de positionner les prises pour les cibles émergentes à des endroits associés à la direction préférée ou non préférée du muscle à l’étude. L’introduction d’une force de chargement de fond pour augmenter l’activité du muscle d’intérêt est également bénéfique dans la détection des reflex des membres.

En termes de dépannage, il est impératif de s’assurer que le temps de l’émergence de la cible est connu à chaque essai, étant donné la latence courte du limbe SLR. Ceci est particulièrement important pour les écrans de moniteur numérique, qui peuvent systématiquement induire des retards variables dans le temps de présentation de stimulus qui pourraient compromettre l’alignement précis de l’activité musculaire aux événements critiques. Avant toute mise en œuvre de l’expérience cible émergente, et quel que soit le type d’affichage visuel, nous encourageons l’utilisation de plusieurs photodiodes pour enregistrer le moment de l’apparition de stimulus à plusieurs emplacements d’écran (p. ex., à l’emplacement invisible référencé en 3.1.6, et aux endroits où T1 émergera). Si l’intervalle entre l’apparence de stimulus à ces deux endroits est invariant entre les essais, alors le photodiode à l’emplacement invisible peut servir de proxy pour l’apparition T1 au cours de l’expérience réelle, après ajustement pour tous les décalages spécifiques aux différents endroits où T1 peut apparaître. Nous encourageons également une surveillance étroite en ligne de l’activité emg pendant l’expérience, pour surveiller tout changement dans l’activité emg de fond avant l’émergence de la cible, ou pour les changements dans l’activité EMG associée à atteindre les mouvements en face de la direction préférée du muscle de mouvement.

Il existe un certain nombre de façons dont le paradigme cible émergent pourrait être modifié et, ce faisant, peut améliorer la compréhension des facteurs sensoriels, cognitifs et liés au mouvement qui influencent le système visuomotrice rapide. Ici, nous avons demandé aux sujets de se préparer à se déplacer vers (un pro-reach) ou loin (un anti-portée) de la cible émergente. Comme prévu à partir des résultatsprécédents 9, la consolidation de cette instruction a permis aux sujets d’amortir la magnitude SLR sans changer le calendrier SLR. Cela montre que les centres neuronaux qui médiationent le Reflex peuvent être prédéfigurés par des zones d’ordre supérieur établissant l’ensemble des tâches, avant l’émergence de la cible. Il existe de nombreuses autres dimensions dans lesquelles la tâche pourrait être modifiée pour manipuler les facteurs cognitifs, par exemple en modifiant la prévisibilité de l’apparence cible dans le temps (c.-à-d. rendre le moment de l’émergence moins prévisible) ou dans l’espace (c.-à-d. l’émergence biaisée d’une cible d’un côté ou d’un autre, ou en fournissant des indices endogènes pour indiquer le côté de l’émergence). Les manipulations des paramètres sensoriels de la cible émergente (p. ex., la vitesse, le contraste, la taille ou la couleur du stimulus émergent, ou la présence de distractions concurrentes) fourniront également un aperçu des substrats sous-jacents. La présentation d’une cible statique plutôt que mobile sous la barrière aiderait également à réduire les effets du mouvement de la cible par rapport à la prévisibilité temporelle sur la robustesse du limbe SLR. Enfin, d’un point de vue moteur, le cadre du paradigme cible émergent peut être étendu aux mouvements bilatéraux d’atteinte et l’établissement de la présence de reflex robustes sur les muscles des membres supérieurs potentialise l’enquête sur la distribution de tels signaux à d’autres muscles du tronc ou des membres.

L’une des limites associées à ce paradigme, peut-être paradoxalement, est la mesure dans laquelle les TR ont été raccourcis. Nos critères de détection SLR ressemblaient à ceux utilisésprécédemment 12, car nous avons effectué des analyses distinctes de roc de série de temps pour les groupes RT plus courts ou plus longs que médians. Pour ce faire, il faut un certain degré de variance dans les TR de portée, et dans la pratique, nous avons constaté que les TR d’accès sont plus courts et moins variables dans le paradigme cible émergent par rapport au paradigme statique (279 +/- 58 ms (statique); 207 +/- 34 ms (cible émergente)). En effet, les TR étaient parfois raccourcis à un point tel que la volée liée au mouvement de l’activité EMG se fondait souvent dans l’intervalle SLR. Par conséquent, la série de temps ROC est souvent passée directement de valeurs proches de 0,5 à des valeurs proches de 1,0, sans afficher la brève diminution après le REFLEX requis pour la détection à l’réf.8 (voir la figure 4, participant 1,2,4,5). Plus important encore, la plus petite variance de RT nuit à la détection de la pente(figure 1c); par lequel un manque de variabilité des TR peut entraîner des niveaux plus faibles de SLR détectables. Nous nous attendons à ce que les critères de détection des reflex continuent d’évoluer et qu’ils devront probablement être optimisés en fonction des spécificités de la tâche à accomplir. D’autres manipulations de tâches, peut-être en augmentant l’incertitude temporelle de la réémergence de la cible ou en exigeant que les sujets attendent de se déplacer pendant un court intervalle après l’émergence de la cible (p. ex., en attendant que la cible émergée change de couleur), peuvent aider à augmenter la moyenne et la variance des TR de portée et à séparer le recrutement pendant l’intervalle de SLR de celui associé à l’apparition du mouvement. Une deuxième limitation, qui n’a pas été explorée, peut être que certains participants peuvent ne pas présenter un Reflex dans le paradigme cible émergent. Nous reconnaissons que notre échantillon est petit et que les études futures devraient utiliser le paradigme cible émergent sur les populations plus importantes.

En conclusion, le paradigme cible émergent offre une technique plus fiable pour obtenir le Reflex, par rapport aux paradigmes utilisant des cibles statiques. Le cadre du paradigme cible émergent fera progresser l’étude des réponses visuomotrices rapides, en fournissant un moyen d’obtenir une expression robuste des reflex des membres supérieurs. Il est particulièrement remarquable que tous les résultats rapportés ici ont été obtenus avec des enregistrements de surface, car cela permettra l’étude des reflex dans des populations qui peuvent être moins susceptibles d’enregistrer intramusculaire, comme les jeunes, les personnes âgées ou les infirmes. Nous nous attendons également à ce que le paradigme cible émergent puisse être étendu aux études animales chez les primates non humains et combiné à des techniques neurophysiologiques pour explorer les substrats neuronaux potentiels. Avec les travaux futurs chez l’homme qui peuvent rapidement explorer les nombreuses dimensions sensorielles, cognitives et motrices de la tâche, le paradigme cible émergent devrait potentialiser les explorations axées sur des hypothèses du système visuomotor rapide.

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Disclosures

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Acknowledgments

Ces travaux sont appuyés par une subvention découverte accordée à BDC par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CSERN; RGPIN 311680) et une subvention de fonctionnement à BDC des Instituts de recherche en santé du Canada (IRSC; MOP-93796). RAK a reçu l’appui d’une bourse d’études supérieures de l’Ontario, et l’ALC a reçu l’appui d’une subvention CREATE du CSERN. L’appareil expérimental décrit dans ce manuscrit a été appuyé par la Fondation canadienne pour l’innovation. Le Fonds d’excellence en recherche Canada First (BrainsCAN) a également soutenu ce fonds.

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.

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Neurosciences numéro 162 réponses verrouillées par stimulus temps de réaction portées visuellement guidées humains électromyographie cibles mobiles transformation sensorimotrice
Un paradigme cible émergent pour évoquer des réponses visuomotrices rapides sur les muscles des membres supérieurs humains
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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).

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