Summary
여기에 제시 시각적으로 유도 도달 하는 동안 인간의 상부 사지 근육에 강력한 빠른 visuomotor 응답을 유도 하는 행동 패러다임.
Abstract
볼 수 있는 물체를 향해 도달하려면 시각적 정보를 모터 명령으로 변환해야 합니다. 물체의 색상, 모양 및 크기와 같은 시각적 정보는 수많은 뇌 영역 내에서 처리되고 통합된 다음 궁극적으로 모터 주변으로 전달됩니다. 어떤 경우에는 가능한 한 빨리 반응이 필요합니다. 이러한 빠른 visuomotor 변환, 그리고 그들의 근본적인 신경 기질, 그들은 신뢰할 수 있는 바이오 마커 부족으로 인간에서 제대로 이해. 자극-잠긴 응답(SR)은 시각 자극 프리젠테이션에 의해 영향을 받은 근육 모집의 첫 번째 물결을 나타내는 짧은 대기 시간(&100 ms) 전동(EMG) 활동의 파열입니다. SR은 급속한 바이저모터 변환의 정량화 가능한 출력을 제공하지만, SR은 과거 연구의 모든 과목에서 일관되게 관찰되지 않았습니다. 여기서 우리는 지속적으로 강력한 SR을 연상시키는 장애물 아래 움직이는 대상의 갑작스런 출현을 특징으로하는 새로운 행동 패러다임을 설명합니다. 인간 참가자는 표면 전극이 가슴 주요 근육에서 EMG 활동을 기록하는 동안 로봇 매니풀란덤을 사용하여 신흥 대상을 향해 또는 멀리 유도 생성. 정적 자극을 사용하여 SR을 조사한 이전 연구와 비교하여, 이 새로운 표적 패러다임으로 불러온 SR은 더 크고, 더 일찍 진화했으며, 모든 참가자에게 존재했습니다. 도달 반응 시간(RTs)도 신흥 표적 패러다임에서 신속히 처리되었다. 이 패러다임은 다양한 감각, 인지 및 모터 조작이 빠른 visuomotor 반응에 미치는 영향에 대한 체계적인 연구를 허용할 수 있는 수많은 수정 기회를 제공합니다. 전반적으로, 우리의 결과는 새로운 표적 패러다임이 빠른 visuomotor 시스템 내에서 일관되고 강력하게 활동을 불러 올 수 있다는 것을 보여줍니다.
Introduction
핸드폰에 메시지를 받으면 시각적으로 안내된 연락을 수행하여 휴대폰을 수령하고 메시지를 읽으라는 메시지가 표시됩니다. 휴대 전화의 모양과 크기와 같은 시각적 기능은 모터 명령으로 변환되어 목표에 성공적으로 도달 할 수 있습니다. 이러한 visuomotor 변환 은 높은 수준의 제어를 허용하는 실험실 조건에서 연구 될 수있다. 그러나 응답 시간이 중요한 시나리오(예: 넘어질 경우 전화 잡기)가 있습니다. 빠른 visuomotor 행동의 실험실 연구는 종종 대상 위치의 일부 변화에 따라 비행 중 에서 진행 중인 움직임이 수정되는 변위 대상 패러다임에 의존합니다 (예 : 참조1,2). 이러한 온라인 보정은 & 150 ms3에서발생할 수 있지만, 팔의 로우 패스 필터링 특성으로 인해 운동학을 사용하여 빠른 visuomotor 출력의 정확한 타이밍을 확인하기가 어렵고 빠른 visuomotor 출력은 비행 중 이미 움직임을 대체하기 때문에. 이러한 합병증은 빠른 visuomotor 반응의 근본적인 기판에 대한 불확실성으로 이끌어 내습니다 (검토를 위한 참조4 참조). 일부 연구에 따르면 전두엽 피질 영역이 아닌 우수한 콜리큘러스와 같은 하위 구조가 온라인 보정을 시작할 수 있다고5.
근본적인 신경 기판에 관하여 이 불확실성은, 적어도 부분적으로, 빠른 visuomotor 시스템의 출력을 위한 믿을 수 있는 biomarker의 부족에 기인할 수 있습니다. 최근에는 정전기촬영(EMG)을 통해 정적 자세에서 생성되고 기록될 수 있는 빠른 바이저모터 반응의 측정을 설명했습니다. 자극-잠긴 응답(SR)은 자극 개시 후 지속적으로 ~100ms를 진화시키는 자발적 운동6,7,진화를 앞둔 EMG 활동의 시간 잠긴 버스트이다. 이름에서 알 수 있듯이, SLA는 자극 개시에 의해 연상되며, 최종 움직임이8을 보류하거나 반대 방향으로 이동하더라도지속됩니다 9. 또한 동적 패러다임에서 표적 변위로 인해 유발되는 SR은 짧은 대기 시간 온라인보정(10)과연관된다. 따라서, SR은 짧은 대기 시간 RT에 관여하는 빠른 바이저모터 시스템의 출력을 체계적으로 연구하기 위한 객관적인 측정을 제공하며, 이는 정적 자세로부터 생성되고 빠른 visuomotor 반응의 초기 단계와 관련이 없는 다른 EMG 신호로부터 구문 분석될 수 있기 때문에.
현재 연구의 목표는 SLA를 강력하게 유도하는 시각적으로 유도된 도달 패러다임을 제시하는 것입니다. SLR을 조사하는 이전 연구는 더 침략적인 근육 내 기록을 사용하는 경우에도 참가자에 걸쳐 100 % 미만의검출률을보고6,8,9. 낮은 검출 률과 침습적 기록에 대한 의존도는 질병 또는 수명 전반에 걸친 빠른 visuomotor 시스템에 대한 향후 조사에서 SLR 조치의 유용성을 제한합니다. 일부 과목은 단순히 SLR을 표현하지 않을 수 있지만, 이전에 사용 된 자극과 행동 패러다임은 SLR을 연상이상하지 않았을 수 있습니다. SR의 과거 보고서는 일반적으로 참가자가 갑자기 나타나는 대상6,9를향해 시각적으로 유도 된 도달을 생성하는 패러다임을 사용했다. 그러나 빠른 바이저모터 시스템은 낙하 또는 비행 물체와 빠르게 상호 작용해야 하는 시나리오에서 가장 필요한 시스템이며, 정적 자극보다는 움직이는 것이 SR을 더 잘 불러일으킬 수 있는지 궁금해합니다. 따라서, 우리는 눈 의 움직임을 연구하는 데 사용되는움직이는 대상 패러다임을 적응하고, SLR9을검사하는 데 사용되는 프로 / 안티 시각적으로 유도 도달 작업과 결합했다. 이전에 사용 된 패러다임의 결과와 비교했을 때6,8,9,신흥 대상 패러다임의 SLA가 더 빨리 진화하고, 더 높은 크기를 달성했으며, 참가자 샘플 전반에 걸쳐 더 널리 퍼졌다는 것을 발견했습니다. 전반적으로, 신흥 표적 패러다임은 객관적인 EMG 측정이 표면 기록, 임상 인구 내 및 수명 전반에 걸쳐 전능한 연구 결과로 안정적으로 이루어질 수 있는 정도로 빠른 visuomotor 반응의 표현을 촉진합니다. 또한, 새로운 표적 패러다임을 여러 가지 방법으로 수정하여 빠른 visuomotor 응답을 촉진하거나 수정하는 감각, 인지 및 모터 요인에 대한 보다 철저한 조사를 촉진할 수 있습니다.
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Protocol
모든 절차는 웨스턴 온타리오 대학의 건강 과학 연구 윤리 위원회에 의해 승인되었습니다. 모든 참가자는 정보에 입각한 동의를 제공했으며, 참여에 대한 대가를 받았으며 언제든지 실험을 철회할 수 있었습니다.
1. 참가자 준비
참고: 건강하고 젊은 참가자의 작은 표본을 공부했습니다 (3 여성, 2 남성; 평균 나이: 26 세 +/- 3.5). 모든 참가자는 오른손잡이였고 현재 시각, 신경학적 또는 근골격계 질환이 없는 정상 또는 교정- 정상 시력을 가졌습니다. 근골격계 상반신 부상 또는 장애의 역사를 가진 참가자는 제외되었습니다.
- 연구 중인 도달 운동에 관여하는 표적 상두근 근육에 EMG 센서를 적용합니다. 여기서, EMG 기록은 크로스 바디 (왼쪽)에 도달하는 것을 위해 모집되는 오른쪽 가슴경 주요 근육의 쇄골 머리에서 만들어졌습니다.
참고 : 기록은 상반신의 다른 근육, 또는 가슴 의 흉골 또는 측면 부분에서 주요 근육에서 만들 수 있습니다.- 관심있는 근육을 모집하는 것으로 알려진 작업을 요청하여 대상 근육을 시각화합니다. 가슴 주요 근육의 쇄골 머리를 위해 참가자에게 옆에서 팔꿈치를 이완시키고 손바닥을 함께 밀어 달라고 요청하십시오. 대상 근육을 시각화하는 데 어려움이 있는 경우, 참가자가 반복적으로 요청된 동작을 수행하면서 관심 영역을 만지시고, 전극 배치를 위한 근육의 눈에 띄는 변화가 있는 부위를 표적으로 한다.
참고: 시각화는 참가자가 근육을 모집하는 작업을 수행할 때 지나치게 피부로 근육의 모양을 보는 것을 통해 표적 근육의 식별을 말합니다. 시각화는 대상 근육의 국소화를 돕습니다. - 알코올 면봉을 사용하여 전극이 배치될 대상 근육과 접지 전극이 있는 부위를 통해 피부 표면을 청소하십시오.
- 접착제와 전극 젤을 적용하여 표면 센서를 준비합니다.
- 참가자에게 근육 모집과 관련된 작업을 다시 수행하고 근육 배 위에 센서를 부착하여 표적 근육의 섬유 방향과 병행하여 배치하도록 요청합니다. 접지 전극을 클avicle 에 접지 팔에 놓습니다. 의료 용 테이프로 주변 피부에 센서와 접지 전극을 보호하십시오. 실험 전반에 걸쳐 EMG 컬렉션을 허용하려면 EMG 시스템을 켭니다.
참고: EMG 전극을 배치한 후, EMG 데이터는 EMG 시스템을 통해 실험 전반에 걸쳐 수동적이고 지속적으로 수집되고 나중에 분석을 위한 아날로그 데이터 스트림으로 저장된다. - EMG 시스템에 연결된 데스크탑 모니터 또는 오실로스코프를 사용하여 EMG 신호의 품질을 확인합니다. 적합한 품질을 결정하기 위해, 참가자가 관심있는 근육의 바람직한 방향과 반대되는 이동을 수행하고, EMG 활동이 각각 증가 또는 감소하는지 확인하도록 한다. 휴식 활동이 없는 경우, EMG 활동이 바람직하지 않은 방향으로 이동에 대해 증가하지 않는지 확인합니다.
참고: 표면 전극의 근육 신호 품질은 많은 특성(예: 지방 조직의 특이성 분포, 피사체 자세)에 따라 달라집니다. 바람직한 (수축) 방향으로 의한 움직임과 관련된 피크 EMG 활동은 적어도 2배 이상 휴식 시 활동 수준이 높어야 하지만 상당히 높아야 한다. - 필요한 경우 전극을 재배치하여 이러한 활동 수준이 관찰되도록 합니다. 실험 전반에 걸쳐 뷰잉 모니터 또는 오실로스코프를 연결하여 EMG 출력을 지속적으로 모니터링합니다.
- 관심있는 근육을 모집하는 것으로 알려진 작업을 요청하여 대상 근육을 시각화합니다. 가슴 주요 근육의 쇄골 머리를 위해 참가자에게 옆에서 팔꿈치를 이완시키고 손바닥을 함께 밀어 달라고 요청하십시오. 대상 근육을 시각화하는 데 어려움이 있는 경우, 참가자가 반복적으로 요청된 동작을 수행하면서 관심 영역을 만지시고, 전극 배치를 위한 근육의 눈에 띄는 변화가 있는 부위를 표적으로 한다.
- 수평 평면의 움직임에 도달할 수 있는 로봇 도달 장치에 적용된 EMG 센서를 사용하여 특정 참가자를 설정하고, 매니풀앤덤에 무력을 적용할 수 있다.
참고: 관심의 근육에 대 한 힘을 추가 배경 활동을 증가, 증가 또는 근육 활동의 감소로 근육 활동의 감소로 감소 근육의 선호 또는 비 선호 방향에 자극 프리젠 테이션에 따라, 각각. 기준선 활동의 수준은 배경 로딩 힘 없이는 기준및 선호되지 않는 도달 활동을 구별할 수 없을 것이기 때문에 선호되지 않는 방향으로 특히 유용합니다. 5N의 적용된 힘은 오른쪽과 2N의 힘 다운(시작 위치에 비해 좌측 제시된 표적과 반대) 실험 전체에 걸쳐 충분할 수 있다. 실험 내내 힘이 일정하게 유지되어야 하므로 필요한 경우 하부 힘을 사용할 수 있습니다.- 실험 체에 참여자를 앉히면 실험 전반에 걸쳐 자세의 변화를 최소화하기 위해 사지에 강제로 추가된 것에 대해 참가자의 편의를 우선시합니다.
2. 자극 시공/ 장치
- 내장 된 시각적 디스플레이와 로봇 도달 장치에서 모든 실험 절차와 자극을 생성합니다.
참고: 로봇 도달 장치가 동시 아날로그(예: 매니풀란덤 위치, 포토다이오드 출력)와 EMG 레코딩을 허용하는 시각적 출력과 매니풀란덤 모터 출력 사이의 인터페이스가 장착되어 있는지 확인합니다. 이 장치에는 사전 프로그래밍된 모든 시각적 구성 요소와 함께 미리 프로그래밍된 개별 시험의 블록을 실행할 수 있는 소프트웨어가 장착되어 있는지 확인합니다. 내장된 비주얼 디스플레이는 표준 모니터 또는 맞춤형 고품질 프로젝터일 수 있습니다. 그러나 표시된 대상의 시간적 및 시각적 해상도를 보장하기 위해 고품질 프로젝터를 권장합니다.- 시각적 디스플레이를 구동하는 내장 소프트웨어를 통해 신흥 대상 패러다임의 4가지 기본 구성 요소(보충 도 1참조)를 생성합니다.
참고: 구성 요소는 각 데이터 수집 세션 동안 지정된 구성 요소를 시각적 디스플레이에 투영하는 내장 된 소프트웨어를 통해 생성되어야 합니다. 각 구성 요소는 수동으로 소프트웨어에 입력되어 셰이프에 대한 입력 좌표를 시각적 디스플레이에서 볼 수 있는 모양으로 변환합니다. 모든 구성 요소와 대상 모션의 완전한 코딩은 데이터 수집 전에 수행되므로 패러다임이 참가자의 응답에 따라 자동으로 실행되므로 데이터 수집 중에 패러다임의 실험자 개입이 필요하지 않습니다. 다음 좌표(cm에서 보고)는 현재 원고의 참가자로부터 데이터를 수집하는 데 사용되는 로봇 도달 장치에서 두 로봇 매니풀앤덤 기원의 중간점과 관련하여 언급된다. 패러다임의 모든 구성 요소는 움직이는 대상의 모양 이후에 사라지는 시작 위치를 제외하고 각 평가판 전체의 참가자에게 표시됩니다. 상이한 장치는 상이한 기준 프레임을 사용할 수 있다.- 다음 좌표(y: - 19(반전 y의 상단) 또는 -34(반전된 y의 맨 아래), x:-/+2(내부, 하단 반전 y), -/+8(외부 하단 반전 y), 너비 .5(아래쪽)와 함께 6개의 사각형에 대한 좌표를 수동으로 입력하여 반전된 y 경로를 생성합니다.
- 하나의 큰 사각형(가운데: 0, -29; 너비: 35 높이: 15)에 대한 좌표를 수동으로 입력하여 반전된 y 경로의 중심을 오버레이하여 occluder를 생성합니다. 이 외색은 재판마다 다를 수 있으며 참가자에게 지시를 제공합니다.
참고: occluder는 두 출력 사이의 중앙 하단에 노치 컷이 포함되어 있습니다 (0, -29; 너비 : 5 높이 : 5). 참가자는 "대상이 폐색소 뒤에있는 동안 노치를 고정"하라는 지시를 받습니다. 이렇게 하면 눈이 목표 출현시 안정적입니다. 각 시험 의 시작 부분에서 폐색이 빨간색 또는 녹색으로 표시됩니다. - 한 원에 대한 좌표를 수동으로 입력하여 움직이는 대상을 생성하여 결국 거꾸로 된 y를 아래로 이동하고 폐색기 뒤(시작: 0, -17; 반경: 1; 속도: 10cm/s, occluder 뒤의 속도: 30cm/s).
참고: 움직이는 대상(T1)은 모든 시험 의 시작 부분에서 볼 수 있고 고정되어 있습니다. - 대상 모션의 x 및 y 좌표를 지정하여 대상이 소프트웨어에서 이동하는 방법을 생성합니다.
참고: 대상의 속도는 연속 x 및 y 좌표의 거리에 따라 계산됩니다. 대상 모션의 적절한 프리젠 테이션은 소프트웨어 및 시각적 디스플레이의 능력에 따라 달라 지며 각 x 및 y 위치를 신속하게 업데이트합니다. 소프트웨어에서 이동 대상의 상태를 "참가자에게 보이지 않는" 상태로 변경한 경우 대상의 x 및 y 위치가 완전히 바콜로더에서 나타나도록 합니다. - 시작 위치(0, -42; 반지름 1)를 생성합니다. 참가자는 각 평가판을 시작하려면 이 위치를 획득해야 합니다.
- 실시간으로 화면에서 참가자의 손 위치를 나타내는 실시간 커서(RTC)를 생성합니다.
참고: 참가자의 손/팔은 아래쪽 표시 대상을 반영하는 위쪽 거울을 통해 실험 중에 가려졌습니다. 이는 지속적으로 업데이트되는 x 및 y 좌표 위에 표적을 배치하는 장치에 특정한 내장 된 소프트웨어 기능을 통해 수행 될 수 있습니다.
- 시각적 디스플레이를 구동하는 내장 소프트웨어를 통해 신흥 대상 패러다임의 4가지 기본 구성 요소(보충 도 1참조)를 생성합니다.
3. 절차
- "시작"실험자의 화면에 제시된 관련 소프트웨어의 버튼은 참가자의 상반신에 적용된 로봇 도달 장치에 의해 생성된 첫 번째 시험 및 힘을 개시한다.
참고: 실험자가 클릭이 시작된 후 실험자가 다시 시작해야 하는 블록 사이에 는 실험자가 개입할 필요가 없습니다. EMG 신호가 지속적으로 변경사항을 모니터링하거나 참가자가 실험을 완료할 수 없는 경우에도 실험자 개입이 필요할 수 있다. 비상사태가 발생하면 모든 실험을 즉시 중단해야 합니다. 참가자가 내장된 작업 프로그램을 통해 핸들을 놓을 수 있는 경우 참가자의 손에 적용된 힘이 자동으로 중지됩니다. 비상 상황에서 실험을 종료하는 버튼이 있는 장치를 사용하는 것이 좋습니다.- 참가자에게 1-1.5초의 가변 기간 동안 RTC(매니풀앤덤의 위치로 표시)를 시작 위치(T0)로 가져와 첫 번째 시험을 시작하도록 구두로 지시합니다. 폐색은 색상이 변경되어 다가오는 평가판에 친리치 또는 반대로 접근이 필요하다는 것을 피사체에 지시합니다.
참고: RTC를 T0으로 가져오면 각 시험이 시작됩니다. 참가자가 지정된 시간 전에 T0 시작 위치를 종료하면 RTC가 T0에 다시 돌아오면 평가판이 다시 시작됩니다. - 반전된 y(2.1.1.3)의 상단에 있는 참가자에게 고정되고 보이는 이동 대상(T1)이 이전 단계에서 RTC를 T0으로 가져오는 참가자에 의해 시작된 반전 된 y의 경로를 따라 참가자를 향해 이동을 시작합니다.
참고: T1이 이동하기 시작하면 T0이 사라집니다. 이 시간 이후에는 참가자의 팔에 제한이 없지만 참가자는 T0의 상상된 경계 내에 머물도록 지시받습니다. - T1이 폐막기 뒤로 이동하고 참가자가 보이지 않는지 확인합니다. 이 간격 동안 참가자는 상상된 T0에서 손 위치를 유지합니다.
- T1이 참가자를 향해 y 축을 따라 30cm/s의 일정한 속도로 폐색기 뒤로 이동하도록 합니다. T1이 폐막기 의 절반 길이에 도달하면 반전된 y 출력 중 하나를 따라 추가 x 속도 구성 요소로 분기됩니다. 따라서 y축을 따라 속도가 일정하게 유지됩니다. 대상은 폐색의 크기와 T1 모션속도에 따라 지연이 있는 ~0.5초의 일정한 지연을 위해 사라집니다.
- T1이 참가자에게 가장 가까운 폐백기 의 가장자리에 도달하면 소프트웨어 프로그램이 처음에 시각적 시스템에 "반달"자극을 줄 것이기 때문에 폐색의 가장자리를 지나 미끄러지면서 T1을 신흥으로 제시하지 않도록하십시오. 대신 전체 대상이 등장할 때까지 소프트웨어 프로그램이 T1을 보이지 않게 한 다음 참가자에게 제공합니다.
참고: 부분 자극의 시각 처리 효과를 제어하기 위해 수행되며, 특히 다른 시간에 경계를 넘을 다양한 속도로 사용되는 경우 수행됩니다. 대상의 부분출현(예를 들어, 반달 자극)은 더 높은 공간 주파수로 처음 구성된 표적을 생성하며, 이는 이전 결과에 기초하여 SLR 대기 시간이 증가하고 진도10을감소시게 된다. - 소프트웨어 프로그램이 참가자의 손이 T0에서 고정되어 있는 동안 두 개의 반전된 y 경로 중 하나에서 무작위로 T1을 제공하는지 확인합니다.
참고: 폐막기 아래에서 T1이 출현하는 동시에, 보조 대상은 포토다이오드가 덮인 위치에서 화면 모서리에 표시됩니다. 포토디오드에 제시된 이 표적은 피사체에 의해 보이지 않지만 로봇 도달 장치에 통합된 포토다이오드에 아날로그 신호를 제공한다. 이 포토다이오드 신호는 근육 활동과 대상 외관의 정확한 정렬을 허용하고 로봇 도달 장치 내에 지연이나 지연이 존재하지 않도록 합니다. - T1이 폐막기 뒤에서 나올 때 참가자가 폐색에 따라 시각적으로 안내된 도달 범위를 생성할 수 있는지 확인합니다. 폐색이 녹색인 경우 참가자에게 RTC로 T1을 가로채도록 요청합니다. 폐막거가 빨간색이면 참가자에게 RTC를 T1에서 멀리 이동하도록 요청합니다.
참고: 녹색 폐색(2.1.1.2)은 프로 리치(즉, 오큘러쪽으로) 및 움직이는 표적 T1(즉, 도달 방지)에서 멀리 표시된 붉은 색을 나타냅니다. 도달 방지 조건에서 올바른 차단은 T1의 미러 이미지가 아니라 T0을 기준으로 하는 수평 거리를 기반으로 합니다. - 도달 동작에 따라 평가판 간 간격 동안 'hit'(올바른 가로채기), '잘못된 길'(프로/안티 리치에 대한 잘못된 방향) 또는 'miss'(정확성이 없거나 잘못된 응답이 감지되지 않음)로 피드백을 제공합니다. 이 피드백은 폐색에 기록된 텍스트로 구성됩니다.
- 참가자의 도달 동작이 완료된 후 T1과 T0이 각각 원래 위치 200ms에 다시 나타나는지 확인합니다. 참가자가 RTC를 T0으로 가져오면 다음 평가판을 시작합니다.
- 참가자에게 1-1.5초의 가변 기간 동안 RTC(매니풀앤덤의 위치로 표시)를 시작 위치(T0)로 가져와 첫 번째 시험을 시작하도록 구두로 지시합니다. 폐색은 색상이 변경되어 다가오는 평가판에 친리치 또는 반대로 접근이 필요하다는 것을 피사체에 지시합니다.
- 각 참가자에게 100번의 시험 중 4블록을 수행하도록 요청하여 조건당 100개의 도달을 산출합니다. 왼쪽 및 오른쪽 자극 후 프로 또는 항 도달과 혼합 된 시험 유형을 무작위로. 각 블록은 완료하는 데 약 7.5 분이 걸립니다.
참고: 다음 분석 단계는 SLR 검출을 위한 많은 시험의 데이터에 의존하기 때문에 각 조건은 표면 기록을 사용할 때 최소 ~80회 반복으로 구성됩니다.- 각 블록 간의 참가자 이동을 최소화하여 기록의 일관성을 보장합니다. 참가자가 다음 블록을 시작할 준비가 되어 있음을 구두로 확인한 후 다음 블록을 시작하고 참가자 성능 및 EMG 출력을 계속 모니터링합니다.
참고: 실험자가 데스크톱 모니터를 통해 EMG 출력을 지속적으로 모니터링하여 표면 EMG 레코딩 문제를 감지해야 할 수 있습니다. 예를 들어, 운동에 도달하는 연장된 기간 동안, 표면 EMG 전극은 땀이 때문에 참가자의 피부에서 붙어있을 수 있습니다.
- 각 블록 간의 참가자 이동을 최소화하여 기록의 일관성을 보장합니다. 참가자가 다음 블록을 시작할 준비가 되어 있음을 구두로 확인한 후 다음 블록을 시작하고 참가자 성능 및 EMG 출력을 계속 모니터링합니다.
- 제어 정적 패러다임에서 데이터를 수집하여 새로운 대상 패러다임에서 얻은 데이터와 데이터를 비교할 수 있습니다.
참고: 이는 신흥 대상 패러다임 전후에 수행할 수 있습니다. 제어 정적 패러다임을 만들려면 2.1.1.3, 2.1.5, 2.2, 3.1, 3.1.1, 3.1.7, 3.2 및 3.2.1단계를 반복합니다. 그러나 2.1.1.3 단계에서는 화면 상단에서 시작하여 참가자를 향해 이동하는 T1을 코딩하지 마십시오. 대신 T1을 T0의 왼쪽 또는 오른쪽에 표시합니다. 또한 T0은 이제 신흥 대상 패러다임에 사용되는 폐색과 유사한 빨간색 또는 녹색입니다. 재판은 아래에 설명된 대로 진행됩니다.- 참가자에게 RTC를 T0으로 가져와 신흥 대상 패러다임과 동일한 위치에 있는 첫 번째 시험을 시작하도록 구두로 지시합니다.
- 소프트웨어 프로그램이 T0을 빨간색 또는 녹색으로 표시하여 프로 또는 안티 리치를 각각 표시해야 합니다. 참가자가 T0에서 RTC를 보유할 수 있도록 1-2s의 보류 기간을 무작위로 지정합니다.
- 소프트웨어 프로그램이 T0에서 10cm 떨어진 왼쪽 또는 오른쪽에 정적 대상을 제공하는지 확인합니다. 시험 전반에 걸쳐 대상 측을 무작위로 지정합니다.
- 신흥 대상 패러다임과 마찬가지로 T0이 녹색인 경우 참가자에게 대상쪽으로 도달하고 T0이 빨간색인 경우 대상에서 정반대 방향으로 도달하도록 요청합니다. 다음 평가판은 대상 또는 대상 반대 위치와 접촉한 후 진행됩니다.
- 각 참가자가 100번의 시험 중 4블록을 수행하여 조건당 100개의 도달을 산출해야 합니다. 평가판 유형은 무작위로 혼합되었습니다.
4. 분석
- 오프라인 사용자 지정 스크립트의 모든 데이터를 분석하고 오류 평가판을 삭제합니다.
참고: 오류 시험은 잘못된 도달 방향(3.5cm), 긴 RT(>500 ms)로 정의되며, 이는 예상 부주의 또는 짧은 RTs(&120)가 예상을 나타내는 것으로 추정됩니다.- 피크 접선 속도의 8%를 초과하는 움직임을 식별하여 각 시험의 움직임에 도달하기 위한 반응 시간(RT)을 도출한다.
참고: RT를 정의하는 다른 방법이 사용될 수 있습니다. - 근육 활동을 분석하려면 오프라인 스크립트를 사용하여 EMG 신호를 마이크로볼트로 변환하고 DC 오프셋을 제거하고 EMG 신호를 수정하고 7점 이동 평균 필터로 신호를 필터링합니다.
- 타임시리즈 수신기 작동 특성(ROC) 분석을 사용하여 SLR6,7의존재 및 대기 시간을 감지한다.
참고: SLR 활동의 시간 잠긴 특성을 결정하는 다른 방법이 사용될 수 있습니다.- 시계열 ROC 분석을 수행하기 위해 대상 프리젠테이션 및 평가판 상태에 따라 EMG 데이터를 분리합니다(그림1a는 프로-도달을 위한 왼쪽 대 오른쪽 데이터를 나타낸다).
- 대상 프레젠테이션(예: 그림 2c)이끝난 후 100ms에서 300ms까지 매번 샘플(1ms)에 대해 두 모집단의 ROC 곡선 아래 영역을 계산합니다.
참고: ROC 값 0.5는 확률 차별을 나타내고, 1 또는 0의 값은 대상 프레젠테이션에 비해 완벽하게 정확하거나 잘못된 차별을 나타냅니다. - 0.6(세로 빨간색 또는 파란색 선으로 표시된그림 2c)을 초과하는 10개 연속 포인트 중 8개 중 첫 번째로 차별 대기 시간을 결정합니다.
참고: 임계값, 임계값을 초과하는 점의 수는 표면 또는 근육 내 EMG 기록의 품질 및 수량에 따라 변경될 수 있으며, 부트 트래핑 분석은 객관적으로 신뢰 구간을 결정하는 데 사용될 수 있다. 과거 작업에서 0.6의 값은 약 95% 신뢰 구간12와동일합니다.
- 프로리치 시험에서 SLR의 존재를 확인하려면 RT 분할 분석(그림 18참조)을 사용하여 4.1.3.2 및 4.1.3.3 단계는 RT(그림1a 보라색 시험 및 녹색 시험)에 기초하여 도달의 초기 및 후반 부에 별도로 수행됩니다.
- 초기 차별 시간을 플롯하고 초기 RT를 한 점으로 정한 다음 늦은 차별 시간을 플롯하고 늦은 RT를 동일한 플롯의 두 번째 지점으로 의미합니다. 이 두 점을 선과 연결합니다(그림1c). 이 선의 경사가 67.5°를 초과하면 SLR이 감지됩니다.
참고: 이 선의 경우, 90°의 경사면은 EMG 차별 시간이 자극 프레젠테이션에 완벽하게 잠겨 있음을 나타내며(EMG 활동이 계속되는 이동 시간에 관계없이 동일한 대기 시간에 시작됨) 반면, 45°의 경사면은 EMG 차별이 이동 개시에 완벽하게 잠겨 있음을 나타냅니다. 실제로 67.5°(45°와 90°사이의 중간)의 컷오프 경사면은 SLR이 존재했는지 여부를 감지하는 데 사용됩니다(슬로프 > 67.5°) 또는 그렇지 않음(슬로프 & 67.5°); 이는 EMG 활동이 운동 개시보다는 자극에 더 잠겨 있음을 나타내기 때문이다.
- 초기 차별 시간을 플롯하고 초기 RT를 한 점으로 정한 다음 늦은 차별 시간을 플롯하고 늦은 RT를 동일한 플롯의 두 번째 지점으로 의미합니다. 이 두 점을 선과 연결합니다(그림1c). 이 선의 경사가 67.5°를 초과하면 SLR이 감지됩니다.
- SLR 존재가 결정되면 모든 시험(4.1.3.3)의 차별 대기 시간에 의해 SLR 대기 시간을 정의합니다.
- SLR 진도를 왼쪽과 오른쪽의 차이로 정의하면 SLR 대기 시간에서 30ms 사후 차별 대기 시간으로 EMG 추적(예: 그림 2c 진한 빨간색 대 밝은 빨간색 또는 진한 파란색 대 밝은 파란색 추적)으로 정의합니다.
참고: 크기 시간 값이 확장되거나 단축될 수 있습니다.
- 피크 접선 속도의 8%를 초과하는 움직임을 식별하여 각 시험의 움직임에 도달하기 위한 반응 시간(RT)을 도출한다.
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Representative Results
자극 잠긴 응답 (SR) 근육 활동 시간의 짧은 버스트 운동 발병과 관련 된 근육 모집의 큰 발리 전에 잘 진화 하는 자극 개시에 잠겨. SLR의 시간 잠긴 특성은 반응 시간(RT)(그림1a,회색 상자로 강조 표시)을 위해 정렬된 모든 시험을 볼 때 ~100 ms에서 보이는 근육 활동의 '밴딩'을 생성했습니다. 도 1a에도시된 바와 같이, SR은 표적 위치에 의존했으며, 오른쪽 가슴에 SR은 각각 좌우 표적 발표 후 근육 모집의 증가 또는 감소로 구성된 주요 미상부이다. SR은 RT 분할 분석(방법 4.1.4)으로 검출되었으며, 이에 따라 별도의 시계열 ROC 분석은 초기 및 후기 RT시험(그림 1b- 보라색 대 녹색)에서 수행되었다. 이 분석은 EMG 발병이 자극 또는 운동 개시에 불변했는지 여부를 나타내며, 이는RT(도 1c)의함수로 플롯된 초기 및 후기 차별 시간을 연결하는 선의 경사에 의해 결정되었다. 정적 자극을 사용하여 SLR의 이전 연구는 70%8이하의 모든 참가자에 걸쳐 검출률을 보고8,9. 여기서, 정적 표적을 가진 패러다임을 사용하여 얻은 SR을 연상시키는 신흥 표적 패러다임의 효과에 대한 비교가 이루어졌습니다.
신흥 대상 패러다임(보충도 1)에서피험자는 고정 대상 대신 신흥 이동 목표를 향해 도달했습니다. 그림 2에서는 고정 대상(첫 번째 및 세 번째 행)을 향해 도달하거나 폐색(두 번째 및 네 번째 행) 아래에 나타나는 움직이는 대상의 데이터를 보여 주습니다. 참가자 1은 정적 패러다임에 SLR을 전시하지 않지만, 신흥 대상 패러다임에서 명확한 SLR을 나타낸다. SR은 시험별플롯(도 2a)~100ms에서 신생 대상에서 자극 개시 후 정적 패러다임에서 수직 적인 활동 대역으로 명백하였다. SLR은 또한 신흥 대상에서 참가자 1에 대한 평균 EMG추적(도 2b)에서명백했지만 정적 패러다임(도 2b의상위 두 행의 빨간색 추적)이 아님을 알 수 있었다. 참가자 1은 이전에 문헌에서 사용되었던 정적 패러다임에서 SLR을 전시하지 않지만 신흥 대상 패러다임에서 SLR을 전시하는 사람의 예를 제공했습니다. 반면, 참가자 2는 정적 및 신흥 대상 패러다임 모두에서 SLR을 전시했지만, SLR의 크기는 신흥 대상 패러다임에서 훨씬 더 컸으며, 움직임 발병 직전에 도달한 크기가접근했습니다.
우리는 새로운 대상에서 관찰된 SR의 특성과 샘플 전체의 정적 패러다임과 비교하여 프로 리치 조건에서 수집된 데이터를 검사했습니다. 도 3a(녹색선)에 도시된 바와 같이, 도 2의대표적인 결과와 일치하여, SLR 크기는 신흥 대상대 정적 패러다임에서 상당히 컸으며, 자극 개시 후 80-120ms 간격의 모집 규모는 평균 5배 증가했다. SLR 크기의 이러한 체계적인 변화와는 달리, 검출된 SLR의 대기 시간은 신흥 대상 패러다임(도3a,보라색 선)과 비교하여 정적에서 다르지 않았다. 도 3b(파란색 막대)에 도시된 바와 같이, SR은 신흥 대상 패러다임(즉, 100%의 보급)의 5명의 참가자 모두에서 검출되었지만, 정적 표적(즉, 60%의 보급률)을 가진 패러다임에서만 3명만 발견되었습니다(즉, 이전 보고서8,9). 새로운 표적 패러다임의 모든 참가자에 대한 SR을 관찰하는 것은 우리가 비 침습적 인 표면 EMG 기록에 의존한다는 것을 고려하면 더욱 인상적이었습니다. 중요한 것은, 도달 RTs는 정적 패러다임(그림 3b,검은 선)에 비해 신흥 대상에서 훨씬 짧은 경향이 있지만, SR은 단순히 신속한 RT로 인해 신흥 대상 패러다임에서 발생하지 않습니다. 예를 들어 그림 2의 참가자 1에 대한 데이터는 신흥 대상에서 눈에 띄는 SR을 나타내지만 도달 범위의 도달 R에 대한 정적 패러다임은 나타내지 않았습니다. 마지막으로, 우리는 또한 신흥 대상에서 멀리 이동하는 명령이 SLA에 영향을 미치는 방법을 조사했습니다. 정적 표적9로이전에 발견된 바와 같이, 항도달 조건의 SLR 크기는 프로 도달 조건에서 그에 비해 음소거하였다(도3c,파란색 선; 도 2, 도 4)에서EMG 추적을 의미하는 것을 참조하였다. 이것은 신흥 표적 패러다임이 인지 제어의 측면을 연구하는 데 사용될 수 있음을 보여줍니다, 이 경우 새로운 대상을 향해 또는 멀리 이동하는 명령의 통합과 관련된.
도 4의5명의 참가자 모두로부터 기록된 데이터를 표시하여, 프로 및 도달 방지 조건에서 정적 대 신흥 대상 패러다임에 기록된 SLR의 특성의 가변성을 설명하기 위해(도 4의 회색 상자는 SLR 간격을 묘사함). 참가자 1(그림 2의상위 두 행에 도시됨)과 마찬가지로 참가자 5도 신흥 대상에 SLR을 표시했지만 프로리치 조건에서는 정적 패러다임이 나타나지 않았습니다. 참가자 2(그림 2의하위 두 행에 도시됨)와 마찬가지로 참가자 3과 4는 프로리치 조건에서 정적 패러다임과 비교하여 신흥 대상에서 상당히 큰 SR을 나타냈다. 그림 4에 표시된 데이터의 다른 두 가지 기능은 강조할 자격이 있습니다. 첫째, 참가자 3, 4, 5에서는 신흥 대상 작업의 도달 방지 변형에서 더 큰 SLR을 관찰했으며, 0에 가까운 레벨을 가정하기 전에 시간 시리즈 ROC가 0.6 이상으로 정점을 찍었습니다. 항리치 조건에서 자극을 향한 SLR은 이전에관찰된 9,우리는 온라인 교정 작업 3의 항도달 변형에서 자극을 향한 손의 짧은 움직임과 관련이있다. 둘째, 신흥 대상 작업의 프로 리치 조건에서, 일부 참가자(예: 참가자 1, 3 및 5) 사이에 SLR과 이어지는 이동 정렬 활동 사이에 뚜렷한 분리가 관찰되었지만, SLR이 다른 참가자(예를 들어, 2명의 참가자)에서 정점을 찍은 후 시간 시리즈 ROC가 잠시 떨어지는 방법을 확인했습니다. 아래에서 설명한 바와 같이, 이것은 SLR을 검출하기 위한 알고리즘의 설계와 관련이 있습니다.
전반적으로, 신흥 대상 패러다임은 정적 대상을 사용하는 패러다임보다 SR및 짧은 RT를 연상시키는 데 더 효과적입니다. 이는 정적 대상에 대한 SLR 보급률, 크기 및 짧은 대기 시간 RT의 증가에 의해 입증됩니다.
그림 1: SLR 감지. 대표적인 참가자로부터SLR의 예로, SLR에 대한 검출 기준을 설명하는 예(a)오른쪽 또는 왼쪽에 대한 우완소경 주요 근육에 대한 시험별 모집이 프로리치 상태에서 도달한다. 각 행은 다른 평가판입니다. 색상의 강도는 EMG 활동의 크기를 전달합니다. 시험은 RT(흰색 상자)에 도달하여 정렬되고 자극 개시(블랙 라인)에 정렬되었습니다. SLR은 회색 상자로 강조 표시된 활동의 수직 밴딩으로 나타났습니다. EMG 활성이 좌우 자극 프리젠테이션 후 증가 또는 감소(시간 잠금 ~90 ms)를 각각 주의한다. 보라색 또는 녹색 막대는 각각 초기 또는 늦은 RT 그룹에 기여하는 시험을 나타냅니다. (b)(a)에 도시된 초기(보라색) 및 후기(녹색) 시험에 대한 EMG 차별의 시간을 나타내는 타임시리즈 ROC 분석. (c)초기(보라색) 및 후기(녹색) 그룹의 경우, RT가 ROC 차별의 기능으로 플롯되었다는 것을 의미한다. 이 두 점을 연결하는 선의 기울기는 83.7°이며, 이는 EMG 활동이 이동 개시보다 자극 프리젠테이션에 더 많이 정렬되었음을 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2: 대표적인 결과. 참가자 1과 2의 데이터는 정적(1st 및3rd 행)의 존재 또는 부재 또는 SLR의 가변성을 나타내고, 신흥 대상 패러다임(2nd 및4열)에서 SLR 존재의 일관성을 보여 줍니다. (a) 이러한 참가자를 위한 오른쪽 가슴 부토랄리스 주요 근육에 대한 시험별 모집(그림 1a와 동일한 형식). SLR을 나타내는 조건은 보라색 (2nd,3rd 및 4행)으로 설명되어 있습니다. (b)평균 +/- 프로(red) 및 항(blue)에 대한 EMG 활성의 SE가 자극 프리젠테이션의 측면에 의해 분리된다(바람직하지 않은 방향으로 의한 움직임에 사용되는 희미한 흔적). (c)프로(빨강) 및 안티(blue)에 대한 타임시리즈 ROC 분석이 (b)에 도시되어 있다. 회색 상자에서 강조 표시된 SLR 시대; 0.4 및 0.6에서 수평 파선. 수직 색선(프로 조건에 있는 경우)은 프로(빨간색) 또는 항(파란색) 도달 시험에 대한 차별 시간을 표시합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3: SLR 특성에 대한 새로운 표적 패러다임의 효과와 RT에 도달합니다. (a)프로용 SLR 대기시간(보라색) 및 크기(녹색)는 새로운 표적 패러다임과 비교하여 정적에 도달한다. 10개의 연속 데이터 점 중 처음 8개로 정의된 대기 시간은 ROC 임계값을 0.6을 초과합니다(메서드 참조). SLR의 크기는 왼쪽과 오른쪽 시험의 평균 EMG 활동 사이의 SLR 차별 후 30 ms 이상의 통합 영역으로 정의되었습니다. 모든 크기는 조건에 걸쳐 참가자에 대한 최대로 정규화되었습니다(예: 값이 1의 값은 최대 응답을 나타냅니다). (b)SLR 보급 및 도달 RT.(c)새로운 표적 패러다임에서 프로 및 항도달으로부터의 SLR 진도 및 대기 시간 결과. * p<.05에서 짝이 없는 t-test를 기반으로 정적 또는 안티 조건에 비해 중요성을 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 4: 모든 참가자를 위한 평균 EMG 및 시계열 ROC 분석. 플롯의 왼쪽 열: 프로(빨간색) 및 안티(파란색) 모두에 대한 EMG 활동의 평균 +/- SE가 자극 프리젠테이션의 측면에 의해 분리됩니다(선호되지 않는 방향으로 의한 움직임에 사용되는 희미한 흔적). 플롯의 오른쪽 열: 프로(빨간색) 및 안티(파란색)에 대한 시간 시리즈 ROC 분석이 플롯의 왼쪽 열에 표시됩니다. 회색 상자에서 강조 표시된 SLR 시대; 0.4 및 0.6에서 수평 파선. 수직 색선(프로 조건에 있는 경우)은 프로(빨간색) 또는 항(파란색) 도달 시험에 대한 차별 시간을 표시합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
보조 그림 1: 로봇 도달 장치에서 작업의 최고 보기. 왼쪽 아래쪽에 큰 흰색 점이 포토다이오드를 나타냅니다. 흰색 대상(T1)은 좌측으로 반전된 'y' 경로를 종료하는 것으로 나타났다. T1 의 오른쪽에 흰색 점은 시각적으로 안내 도달 한가운데 RTC를 나타냅니다. 폐막기는 여기에 녹색으로 표시되어 프로 도달범위가 필요했음을 나타냅니다. T0은 표적 출현과 함께 동시 실종으로 인해 표시되지 않습니다. 이 그림을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
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Discussion
인간은 필요한 경우 최소한의 방신 및 효능 전도 지연에 접근하는 신속하고 시각적으로 유도된 행동을 생성할 수 있는 놀라운 능력을 가지고 있습니다. 앞서 상측에 자극-잠긴 응답(SR)을 빠른 바이저모터 응답6,9,10에대한 새로운 척도로 기술하였다. 시각적 자극에 의해 영향을 받는 상반신 근육 모집의 첫 번째 측면에 대 한 재판-의 벤치 마크를 제공에 도움이 하는 동안, 사지 SLA 모든 과목에서 표현 되지 않은 종종 침략 근육 기록에 의존. 여기서, 신흥 표적 패러다임(보충파일 1)이기재되고 결과는 정적 표적으로 얻은 것과 비교된다. 출현 대상 패러다임의 이점은 새로운 대상 패러다임에서 SLR을 표현하지 않는 참가자가 (예 : 그림 2,참가자 1 - 1 행 대 2 행)에서 SLR을 표현하지 않는 참가자가 나타납니다. 더욱이, 신흥 표적 패러다임에서 발현된 SR은 다른 패러다임보다 훨씬 크며, 때로는 의지 적 도에 해당하는 크기를 달성하는것(그림 2,참가자 2; 그림 4, 참가자 5). 따라서, 이러한 패러다임은 정적 표적을 이용한 패러다임에 비해 SLR(도3b)의크기(도3a),검출성 및 짧은 도달 RT를 촉진하는 데 효과적인 것으로 입증되었습니다. 신흥 대상 패러다임은 또한 비행 중 교정을 요구하는 패러다임에 비해 장점이있으며,비행 중 에도 도달 움직임이 이미 비행 중인 상태에서 새로운 자극이 나타나고 있습니다. 비행 중 이미 움직임에 대한 EMG 또는 운동 적 변화는 실험 중에 발생할 수 있으며, 이는 실험 중에 발생하여 현재 손 위치의 시각적 피드백을 변경하여 단독으로 또는 대상위치(13)의변화와 함께 변경할 수 있다. 일반적으로 빠른 visuomotor 반응을 연구하는 데 사용되는 동안, 이러한 패러다임에서 EMG, 운동 및 / 또는 새로운 자극에 대한 응답으로 구동 운동 활성은 원래운동과 관련된 활동의 상단에 진화. 대조적으로, 참가자는 신흥 표적 패러다임에서 자극 출현시에 안정된 자세를 하고 있기 때문에, SR은 시험별로조차 쉽게 분별됩니다.
신흥 대상 패러다임에 대한 세 가지 가장 중요한 측면은 장벽(3.1.3), 목표 모양(3.1.4) 시점의 확실성, 폐막기 뒤에서 전체 표적 출현(3.1.5)의 사용입니다. 이 세 가지 측면 중, 우리는 암시적 운동의 사용이 가장 중요하다고 추측한다. 내재 모션은 눈에 보이는 움직이는표적(14)에의해 생성된 것과 구별할 수 없는 등쪽 시각적 스트림의 모션 관련 영역에서 강력한 신호를 생성한다. 우리는 이러한 암시적 움직임과 결합될 때 장애물 아래에 있는 신흥 대상의 갑작스런 출현이 정적 대상 패러다임보다 더 강한 시각적 일시적 생성을 생성한다고 추측합니다. 우리의 신흥 대상 패러다임의 구현은 또한 대상이 다시 나타나는 시간의 시험별 확실성의 높은 수준을 통합. 장벽 뒤에 있는 표적의 실종 및 후속 출현은 중앙 고정의 오프셋 또는 주변 표적의 자극 및 프리젠테이션 사이의 '갭 간격'에 가까울 수 있으며, 이는 또한 반응 횟수15에 도달하고 빠른 바이저모터 반응의 또 다른 유형인 익스프레스사케이드(16)의발현을 촉진한다. 마지막으로, 장벽 뒤에서 나오는 대상은 장벽 뒤에서 미끄러지는 것으로 제시되는 것이 아니라 전체적으로 제시되는 것이 중요합니다. 장벽을 넘어 미끄러지는 대상이 라면, 시각 시스템에 사용할 수있는 초기 자극은 사지 SLA10의조기 및 강한 표현을 촉진하는 것으로 알려진 낮은 공간 주파수가 부족한 '반달'자극이 될 것입니다. 이러한 중요한 단계 이외에, 연구에서 근육의 선호 또는 비 선호 방향과 관련된 위치에 신흥 대상에 대한 출구를 배치하는 것이 중요합니다. 관심있는 근육의 활동을 증가하는 배경 로딩 힘을 도입하는 것은 사지 SLA의 검출에도 도움이됩니다.
문제 해결의 관점에서, 사지 SLR의 짧은 대기 시간을 감안할 때, 표적 출현의 시간이 모든 시험에서 알려지도록 하는 것이 필수적입니다. 이는 중요한 사건에 근육 활동의 정확한 정렬을 손상시킬 수 있는 자극 프리젠 테이션 시간에 가변 지연을 체계적으로 유도할 수 있는 디지털 모니터 디스플레이에 특히 중요합니다. 신흥 대상 실험의 구현에 앞서, 시각적 디스플레이의 종류에 관계없이 여러 화면 위치에서 자극 모양의 타이밍을 기록하는 데 여러 포토다이오드를 사용하는 것이 좋습니다(예: 3.1.6에서 참조되는 보이지 않는 위치 및 T1이 출현하는 위치에서). 이 두 위치에서의 자극 모양 사이의 간격이 시험 전반에 걸쳐 불변인 경우, 보이지 않는 위치에서의 포토다이오드는 T1이 나타날 수 있는 다른 위치에 특정한 지연에 대해 조정한 후 실제 실험 중에 T1 외관의 프록시역할을 할 수 있습니다. 또한 실험 중 EMG 활동의 '온라인' 모니터링, 표적 출현 전에 배경 EMG 활동의 변화를 감시하거나 근육이 선호하는 운동 방향과 는 반대로 운동에 도달하는 것과 관련된 EMG 활동의 변화를 감시하는 것이 좋습니다.
신흥 대상 패러다임을 수정할 수 있는 여러 가지 방법이 있으며, 그렇게 하면 빠른 visuomotor 시스템에 영향을 미치는 감각, 인지 및 운동 관련 요인에 대한 이해를 더욱 발전시킬 수 있습니다. 여기서 우리는 피험자에게 신흥 대상으로부터 (친리치) 또는 멀리(도달 금지)를 향해 나아갈 준비를 하도록 지시했습니다. 이전 결과9에서예상대로,이 명령의 통합은 SLR 타이밍을 변경하지 않고 SLR 크기를 약화 하는 과목을 가능하게. 이는 SLR을 중재하는 신경센터가 목표 출현 전에 작업 집합을 설정하는 고차 영역에 의해 미리 설정할 수 있음을 보여줍니다. 예를 들어 어느 한 번에 표적 모양의 예측 가능성을 변경하거나(즉, 출현 의 타이밍을 덜 예측 가능하게 하는) 또는 공간(즉, 타겟 출현을 한쪽으로 편향시키거나 출현의 측면을 나타내는 내인성 단서를 제공함으로써)을 조작하기 위해 작업을 수정할 수 있는 수많은 다른 차원이 있습니다. 신흥 대상의 감각 파라미터(예: 신흥 자극의 속도, 대비, 크기 또는 색상 또는 경쟁 산만의 존재)의 조작은 또한 기본 기판에 대한 통찰력을 제공합니다. 장벽 아래로 대상을 이동하기보다는 정적을 제시하면 대상 모션과 사지 SLR의 견고성에 대한 시간적 예측 가능성의 영향을 구문 분석하는 데도 도움이 됩니다. 마지막으로, 모터 관점에서, 신흥 표적 패러다임의 프레임 워크는 양측에 도달하는 움직임으로 확장될 수 있고 상지 근육에 견고한 SR의 존재를 확립하면 다른 트렁크 또는 사지 근육에 대한 이러한 신호의 분포를 조사합니다.
이 패러다임과 관련된 한계 중 하나는 역설적으로, RT에 도달하는 정도가 단축된 정도입니다. SLR 검출 기준은 중앙값 RT 그룹보다 짧거나 긴 에 대해 별도의 타임시리즈 ROC 분석을 실행하면서 이전에12번사용했던 것과 유사합니다. 이렇게하려면 도달 RT의 어느 정도의 분산이 필요하며 실제로 는 정적 패러다임 (279 +/- 58 ms (정적) 207 +/- 34 ms (신흥 대상)에 비해 신흥 대상 패러다임에서 도달 범위가 짧고 덜 변수임을 발견했습니다. 실제로, RTs는 때때로 EMG 활동의 운동 관련 발리가 종종 SLR 간격으로 혼합되는 정도로 단축되었다. 따라서 시계열 ROC는 심판 8에서 검출에 필요한 SLR 이후 짧은 감소를 표시하지 않고 0.5에 가까운 값에서 1.0에 가까운 값으로 직접 상승했습니다(그림 4,참가자 1,2,4,5 참조). 더 중요한 것은, 더 작은 RT 분산은 경사의 검출에 해롭다(도1c); 이에 따라 RT의 변동성이 부족하면 검출 가능한 SLA 수준이 낮아질 수 있습니다. 우리는 SR에 대한 검출 기준이 계속 진화할 수 있으며 현재 작업의 세부 사항에 최적화되어야 할 것으로 예상됩니다. 다른 작업 조작, 아마도 대상 재출현의 시간적 불확실성을 증가하거나 대상 출현 후 짧은 간격으로 이동대기 하는 피험자를 요구함으로써 (예를 들어, 등장 된 대상이 색상을 변경하기를 기다리는) 이동 개시와 관련된 SLR 간격 동안 도달 RT의 평균 및 분산을 증가시키고 별도의 모집을 도울 수 있습니다. 두 번째 제한, 탐색 되지 않은, 일부 참가자 신흥 대상 패러다임에 SLR을 전시 하지 않을 수 있습니다. 우리는 우리의 견본이 작고 미래 연구 결과가 더 큰 인구에 새로운 표적 패러다임을 채택해야 한다는 것을 인식합니다.
끝으로, 신흥 대상 패러다임은 정적 대상을 사용하는 패러다임과 비교할 때 SLR을 유도하는 보다 신뢰할 수 있는 기술을 제공합니다. 신흥 대상 패러다임의 프레임워크는 상지 SLA의 강력한 발현을 얻을 수 있는 수단을 제공함으로써 빠른 바이저모터 반응에 대한 연구를 진행할 것입니다. 여기에 보고된 모든 결과는 표면 기록으로 얻어졌다는 것을 특히 주목할 만합니다, 이것은 젊은 같이 근육 내 기록에 덜 순종할 지도 모르다 인구에 있는 SR의 연구를 가능하게 할 것이기 때문에, 노인, 또는 약한. 우리는 또한 신흥 표적 패러다임이 비 인간 영장류에 있는 동물 연구 로 확장하고 잠재적인 신경 기판을 탐구하기 위하여 신경 생리학 기술과 결합될 수 있었다는 것을 기대합니다. 작업의 수많은 감각, 인지 및 모터 치수를 빠르게 탐구할 수 있는 인간의 미래 작업과 함께, 신흥 대상 패러다임은 빠른 visuomotor 시스템의 가설 중심 탐사를 강력하게 해야 합니다.
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Disclosures
저자는 공개 할 것이 없습니다.
Acknowledgments
이 작품은 캐나다 자연 과학 및 공학 연구 위원회 (NSERC)에서 BDC에 디스커버리 그랜트에 의해 지원됩니다; RGPIN 311680) 및 건강 연구의 캐나다 연구소에서 BDC에 운영 보조금 (CIHR; MOP-93796). RAK는 온타리오 대학원 장학금의 지원을 받았으며, ALC는 NSERC CREATE 보조금의 지원을 받았습니다. 이 원고에 설명된 실험 장치는 캐나다 혁신 재단에 의해 지원되었다. 추가 지원은 캐나다 제1 연구 우수 기금 (BrainsCAN)에서 왔다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Bagnoli-8 Desktop Surface EMG System | Delsys Inc. | Another reaching apparatus may be used | |
| Kinarm End-Point Robot | Kinarm, Kingston, Ontario, Canada | Another reaching apparatus may be used | |
| MATLAB (version R2016a) Stateflow and Simulink applications | The MathWorks, Inc., Natick, Massachusetts, United States | ||
| PROPixx projector | VPIXX Saint-Bruno, QC, Canada | This is a custom built addon for the Kinarm. Other displays may be used. Resolution: 1920 x 1080. Standard viewing monitors may also be used. |
References
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