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JoVE Journal Neuroscience
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Neuroscience

Un paradigma de objetivo emergente para evocar respuestas visuomotoras rápidas en los músculos humanos de las extremidades superiores

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

Aquí se presenta un paradigma conductual que provoca respuestas visuomotoras rápidas y robustas en los músculos de las extremidades superiores humanas durante los alcances guiados visualmente.

Abstract

Para llegar hacia un objeto visto, la información visual tiene que transformarse en comandos motores. La información visual, como el color, la forma y el tamaño del objeto, se procesa e integra en numerosas áreas cerebrales y, en última instancia, se transmite a la periferia motora. En algunos casos, se necesita una reacción lo más rápido posible. Estas transformaciones visuomotoras rápidas, y sus sustratos neurológicos subyacentes, se entienden mal en los seres humanos, ya que han carecido de un biomarcador confiable. Las respuestas bloqueadas por estímulos (SLR) son ráfagas de latencia corta (<100 ms) de actividad electromiográfica (EMG) que representan la primera oleada de reclutamiento muscular influenciada por la presentación de estímulo visual. Las RSB proporcionan una producción cuantificable de transformaciones visuomotoras rápidas, pero las SLR no se han observado consistentemente en todos los sujetos en estudios anteriores. Aquí describimos un nuevo paradigma conductual con la aparición repentina de un objetivo en movimiento por debajo de un obstáculo que evoca constantemente SLRs robustos. Los participantes humanos generados visualmente guiados se acercan o alejan del objetivo emergente usando un manipulando robótico mientras que los electrodos de superficie registraron la actividad de EMG desde el músculo principal pectoral. En comparación con estudios anteriores que investigaron SLR utilizando estímulos estáticos, las SLR evocadas con este paradigma de objetivo emergente fueron más grandes, evolucionaron antes y estuvieron presentes en todos los participantes. Los tiempos de reacción de alcance (RSE) también se aceleraron en el paradigma de objetivo emergente. Este paradigma ofrece numerosas oportunidades de modificación que podrían permitir el estudio sistemático del impacto de diversas manipulaciones sensoriales, cognitivas y motoras en respuestas visuomotoras rápidas. En general, nuestros resultados demuestran que un paradigma de objetivo emergente es capaz de evocar de manera consistente y robusta la actividad dentro de un sistema visuomotor rápido.

Introduction

Cuando notamos un mensaje en nuestro teléfono celular, se nos pide que realicemos un alcance guiado visualmente para recoger nuestro teléfono y leer el mensaje. Las características visuales como la forma y el tamaño del teléfono se transforman en comandos de motor que nos permiten alcanzar con éxito la meta. Estas transformaciones visuomotoras pueden estudiarse en condiciones de laboratorio, lo que permite un alto grado de control. Sin embargo, hay escenarios donde el tiempo de respuesta es importante, por ejemplo, coger el teléfono si cayera. Los estudios de laboratorio de comportamientos visuomotores rápidos a menudo se basan en paradigmas de objetivos desplazados en los que los movimientos en marcha se modifican en pleno vuelo después de algún cambio en la posición objetivo (por ejemplo, véase la referencia1,2). Mientras que tales correcciones en línea pueden ocurrir en <150 ms3, es difícil determinar el momento exacto de la salida visuomotor rápida utilizando cinemática solo debido a las características de filtrado de paso bajo del brazo, y porque la salida visuomotor rápida reemplaza un movimiento ya en pleno vuelo. Tales complicaciones conducen a la incertidumbre sobre los sustratos subyacentes a las respuestas visuomotoras rápidas subyacentes (ver ref.4 para su revisión). Algunos estudios sugieren que las estructuras subcorticales como el colliículo superior, en lugar de las áreas corticales frontoparietales, pueden iniciar correcciones en línea5.

Esta incertidumbre con respecto a los sustratos neuronales subyacentes puede deberse, al menos en parte, a la falta de un biomarcador fiable para la salida del sistema visuomotor rápido. Recientemente, hemos descrito una medida de respuestas visuomotoras rápidas que pueden ser generadas a partir de posturas estáticas y registradas a través de la electromiografía (EMG). Las respuestas bloqueadas por estímulo (SLR) son ráfagas de tiempo bloqueadas de la actividad de EMG que preceden al movimiento voluntario6,7, evolucionando consistentemente 100 ms después del inicio del estímulo. Como su nombre indica, las RSB son evocadas por el inicio del estímulo, persistiendo incluso si se retiene un movimiento eventual8 o se mueve en la dirección opuesta9. Además, las RSM evocadas por el desplazamiento de objetivos en un paradigma dinámico se asocian con correcciones en línea de latencia más corta10. Por lo tanto, los SLR proporcionan una medida objetiva para estudiar sistemáticamente la salida de un sistema visuomotor rápido implicado en los RT de latencia corta, ya que pueden generarse a partir de una postura estática y analizarse a partir de otras señales EMG no relacionadas con la fase inicial de la respuesta visuomotor rápida.

El objetivo del estudio actual es presentar un paradigma de alcance guiado visualmente que suscita sólidamente SLRs. Estudios anteriores que investigan el SLR han notificado tasas de detección inferiores al 100% entre los participantes, incluso cuando se utilizan grabaciones intramusculares más invasivas6,8,9. Las bajas tasas de detección y la dependencia de las grabaciones invasivas limitan la utilidad de las medidas de SLR en futuras investigaciones sobre el sistema visuomotor rápido en la enfermedad o a lo largo de la vida útil. Mientras que algunos sujetos simplemente no expresan SLR, los estímulos y paradigmas de comportamiento utilizados anteriormente pueden no haber sido ideales para evocar el SLR. Los informes anteriores de SLRs han utilizado típicamente paradigmas en los que los participantes generan alcances guiados visualmente hacia la estática, apareciendo repentinamente los objetivos6,9. Sin embargo, un sistema visuomotor rápido es el más probable que se necesita en escenarios donde uno debe interactuar rápidamente con un objeto que cae o volador, lo que lleva a uno a preguntarse si mover en lugar de estímulos estáticos puede evocar mejor SLRs. Por lo tanto, hemos adaptado un paradigma de objetivo móvil utilizado para estudiar los movimientos oculares11,y lo hemos combinado con una tarea de alcance pro/anti guiada visualmente utilizada para examinar el SLR9. En comparación con los resultados de paradigmas utilizados anteriormente6,8,9, se encontró que slRs en el paradigma de destino emergente evolucionó antes, alcanzó magnitudes más altas, y eran más frecuentes en toda nuestra muestra de participante. En general, el paradigma objetivo emergente promueve la expresión de respuestas visuomotoras rápidas a tal grado que las medidas objetivas de EMG se pueden hacer de forma fiable con grabaciones de superficie, potenciador del estudio dentro de las poblaciones clínicas y a lo largo de la vida útil. Además, el paradigma de objetivo emergente se puede modificar de muchas maneras diferentes, promoviendo investigaciones más exhaustivas sobre los factores sensoriales, cognitivos y motores que promueven o modifican las respuestas visuomotoras rápidas.

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Protocol

Todos los procedimientos fueron aprobados por la Junta de ética de la investigación de la ciencia de la salud en la Universidad de Ontario Occidental. Todos los participantes dieron su consentimiento informado, se les pagó por su participación y fueron libres de retirarse del experimento en cualquier momento.

1. Preparación del participante

NOTA: Se estudió una pequeña muestra de participantes jóvenes sanos (3 mujeres, 2 varones; edad media: 26 años +/- 3,5). Todos los participantes eran diestros y tenían una visión normal o corregida a normal, sin trastornos visuales, neurológicos o musculoesqueléticos actuales. Se excluyeron los participantes con antecedentes de lesiones o trastornos musculoesqueléticos en las extremidades superiores.

  1. Aplique sensores EMG al músculo de la extremidad superior objetivo involucrado en el movimiento de alcance que se está estudiando. Aquí, las grabaciones de EMG se hicieron desde la cabeza clavicular del músculo pectoral derecho, que se recluta para alcanzar el cuerpo cruzado (izquierda).
    NOTA: Las grabaciones se pueden hacer a partir de otros músculos de la extremidad superior, o de la porción esternal o lateral del músculo mayor pectoral.
    1. Visualiza el músculo objetivo solicitando una acción conocida para reclutar el músculo de interés. Para la cabeza clavicular del músculo mayor pectoralis, pida al participante que relaje sus codos a sus lados y empuje sus palmas juntas. Si tiene dificultad para visualizar el músculo objetivo, palpar el área de interés mientras que el participante realizar repetidamente la acción solicitada, y apuntar áreas con cambios notables en el músculo para la colocación de electrodos.
      NOTA: La visualización se refiere a la identificación del músculo objetivo, a través de ver la forma del músculo a través de la piel superada mientras el participante realiza una acción que recluta el músculo. La visualización ayuda a localizar el músculo objetivo.
    2. Usando hisopos de alcohol, limpie la superficie de la piel sobre el músculo objetivo donde se colocará el electrodo, y también sobre el área donde se ubicará un electrodo de tierra.
    3. Prepare los sensores de superficie aplicando adhesivos y gel de electrodo.
    4. Pida al participante que realice de nuevo la acción asociada con el reclutamiento muscular, y adhiera sensores sobre el vientre muscular, posicionándolos para que se recueste en paralelo con la dirección de las fibras del músculo objetivo. Coloque el electrodo de tierra en la clavícula contralateral en el brazo que alcanza. Asegure los sensores y electrodos de tierra a la piel circundante con cinta médica. Encienda el sistema EMG para permitir la recolección de EMG a lo largo del experimento.
      NOTA: Después de la colocación de los electrodos EMG, los datos de EMG se recopilan de forma pasiva y continua a lo largo del experimento a través del sistema EMG y se guardan como un flujo de datos analógico para su posterior análisis.
    5. Compruebe la calidad de la señal EMG mediante un monitor de escritorio o osciloscopio conectado al sistema EMG. Para determinar la calidad adecuada, haga que el participante realice un movimiento de alcance hacia o opuesto desde la dirección preferida del músculo de interés, y asegúrese de que la actividad de EMG aumenta o disminuye, respectivamente. Si no hay actividad en reposo, asegúrese de que la actividad de EMG no aumente para el movimiento en la dirección no preferida.
      NOTA: La calidad de la señal muscular de los electrodos de superficie depende de muchas características (por ejemplo, distribución idiosincrásica del tejido adiposo, postura del sujeto). Se recomienda que la actividad máxima de EMG asociada con el movimiento en la dirección preferida (contratación) sea al menos 2 veces el nivel de actividad en reposo, pero debe ser considerablemente mayor.
    6. Vuelva a colocar los electrodos si es necesario, para asegurarse de que se observan estos niveles de actividad. Deje conectado el monitor de visualización o el osciloscopio durante todo el experimento para supervisar continuamente la salida de EMG.
  2. Configure al participante específico con los sensores EMG aplicados en un aparato de alcance robótico que permita alcanzar los movimientos en un plano horizontal, y la aplicación de la fuerza al manipulandum.
    NOTA: Añadir fuerza contra el músculo de interés aumenta la actividad de fondo, permitiendo la expresión de la SLR como un aumento o disminución de la actividad muscular después de la presentación del estímulo en la dirección preferida o no preferente del músculo, respectivamente. Un nivel de actividad de línea base es especialmente útil en la dirección no preferida, ya que la actividad de referencia y de alcance no preferente sería indistinguible sin una fuerza de carga en segundo plano. Una fuerza aplicada de 5N a la derecha y 2N de fuerza hacia abajo (frente a un objetivo presentado hacia la izquierda en relación con la posición inicial), a lo largo de la totalidad del experimento puede ser suficiente. La fuerza debe permanecer constante durante todo el experimento, por lo que las fuerzas inferiores se pueden utilizar si es necesario.
    1. Sentar al participante en la silla experimental, priorizando la comodidad de los participantes con respecto a la fuerza añadida contra la extremidad para minimizar los cambios de postura a lo largo del experimento.

2. Construcción de estímulos/aparatos

  1. Genere todos los procedimientos y estímulos experimentales en el aparato de alcance robótico con una pantalla visual incorporada.
    NOTA: Asegúrese de que el aparato de alcance robótico esté equipado con una interfaz entre la salida visual y la salida del motor de manipulación que permite grabaciones analógicas simultáneas (por ejemplo, posición de manipulandum, salida de fotodiodo) y EMG. Asegúrese de que este aparato esté equipado con software capaz de ejecutar bloques de ensayos individuales preprogramados con todos los componentes visuales preprogramados. La pantalla visual integrada puede ser un monitor estándar o un proyector personalizado de alta calidad; sin embargo, se recomiendan proyectores de mayor calidad para garantizar la resolución temporal y visual del objetivo mostrado.
    1. Genere los 4 componentes principales del paradigma de destino emergente (consulte la figura complementaria 1)a través de software integrado que controla la visualización visual.
      NOTA: Todos los componentes deben generarse a través de un software integrado que proyecta los componentes especificados en la pantalla visual durante cada sesión de recopilación de datos. Cada componente se introduce manualmente en el software, que transforma las coordenadas de entrada de las formas en formas vistas en la pantalla visual. Una codificación completa de todos los componentes y movimientos de destino se realiza antes de la recopilación de datos, por lo tanto, no se requiere ninguna intervención del experimentador del paradigma durante la recopilación de datos, ya que el paradigma se ejecuta automáticamente en función de las respuestas del participante. Las siguientes coordenadas (reportadas en cm) se refieren en relación con el punto medio de los dos orígenes del manipulandum robot en el aparato de alcance robótico utilizado para recopilar datos de los participantes en el manuscrito actual. Todos los componentes del paradigma son visibles para el participante a lo largo de cada prueba, excepto la posición inicial que desaparece después de la aparición del objetivo en movimiento. Un aparato diferente puede utilizar un marco de referencia diferente.
      1. Genere una ruta y invertida introduciendo manualmente coordenadas para seis rectángulos con las siguientes coordenadas (y: - 19 (parte superior de y invertido) o -34 (parte inferior de y invertido), x:-/+2 (interior, inferior invertido y), -/+8 (parte inferior exterior invertida y); anchura .5 height: 20 (arriba) o 15 (abajo)).
      2. Genere un oclugo introduciendo manualmente coordenadas para un rectángulo grande (centrado en: 0, -29; ancho: 35 alto: 15) superponiendo el centro del trazado y invertido. El color de este ocluso puede variar de un ensayo a un ensayo, proporcionando una instrucción al participante.
        NOTA: El oclusor contiene una muesca cortada en la parte inferior central entre las dos salidas (0, -29; anchura: 5 altura: 5). Se indica al participante que: "fijar la muesca mientras un objetivo está detrás del oclusor". Al hacerlo, se garantiza que el ojo sea estable en la aparición del objetivo. El ocluso será de color rojo o verde al comienzo de cada ensayo.
      3. Generar un objetivo en movimiento mediante la introducción manual de coordenadas para un círculo que eventualmente se moverá hacia abajo la y invertida y detrás del oclusor (inicio: 0, -17; radio: 1; velocidad: 10 cm / s, velocidad detrás del ocluso: 30 cm / s).
        NOTA: El objetivo móvil (T1) es visible y estacionario al comienzo de cada ensayo.
      4. Genere cómo se moverá el objetivo en el software especificando las coordenadas x e y del movimiento de destino.
        NOTA: La velocidad del objetivo se calcula mediante la distancia de las sucesivas coordenadas x e y. La presentación adecuada del movimiento objetivo depende de la capacidad del software y la visualización visual para actualizar correctamente cada posición x e y en rápida sucesión. En el software, cambie el estado del objetivo móvil a "invisible para el participante" cuando la posición x e y del objetivo se hayan movido completamente por debajo del ocluso hasta que la posición x e y hayan surgido completamente del ocluso.
      5. Generar una posición inicial (0, -42; radio 1). El participante tendrá que adquirir esta posición para iniciar cada prueba.
    2. Genere un cursor en tiempo real (RTC) que represente la posición de la mano del participante en la pantalla en tiempo real.
      NOTA: La mano/brazo del participante se ocluyó durante el experimento a través de un espejo orientado hacia arriba que reflejaba los objetivos presentados hacia abajo. Esto se puede hacer a través de funciones de software incorporadas específicas para el aparato, lo que coloca un objetivo por encima de las coordenadas x e y continuamente actualizadas de la mano.

3. Procedimiento

  1. Haga clic en el botón "Empezar" en el software asociado presentado en la pantalla del experimentador, que inicia el primer ensayo y la fuerza generados por el aparato robótico de alcance aplicado a la extremidad superior del participante.
    NOTA: Después de que el experimentador haga clic en inicio, el experimentador no requiere ninguna intervención, hasta que entre bloques donde el experimentador debe presionar start de nuevo. La intervención del experimentador también puede ser necesaria si la señal EMG que se supervisa continuamente los cambios, o si el participante no puede completar el experimento. Todos los experimentos deben detenerse inmediatamente si surge una emergencia. La fuerza aplicada a la mano del participante se detiene automáticamente si el participante suelta el mango a través de programas de tareas integrados. Se recomienda utilizar un aparato con un botón para finalizar el experimento en situaciones de emergencia.
    1. Instruir verbalmente al participante para iniciar el primer ensayo llevando el RTC (indicado por la posición del manipulandum) en la posición inicial (T0) para una duración variable de 1 a 1,5 s. El ocluso cambia de color para indicar al sujeto que el próximo ensayo requiere un pro o anti-alcance.
      NOTA: Al incorporar RTC a T0, se inicia cada prueba. Si el participante sale de la posición de inicio T0 antes de la hora prescrita, la prueba comenzará de nuevo una vez que RTC vuelva a T0.
    2. Asegúrese de que el objetivo móvil (T1) que era estacionario y visible para el participante en la parte superior de la y invertida (2.1.1.3), comienza el movimiento hacia el participante a lo largo del camino de la y invertida, que fue iniciado por el participante que trayendo RTC a T0 en el paso anterior.
      NOTA: Cuando T1 comienza a moverse, T0 desaparece. No se imponen restricciones en el brazo del participante después de este tiempo, sin embargo, el participante es instruido para permanecer dentro de los confines imaginados de T0.
    3. Asegúrese de que T1 se mueva detrás del ocluso y sea invisible para el participante. Durante este intervalo, el participante mantiene la posición de la mano en T0 imaginado.
    4. Asegúrese de que T1 viaja detrás del ocluso a una velocidad constante de 30 cm/s a lo largo del eje y hacia el participante. Una vez que T1 alcanza la mitad de la longitud del ocluso, se bifurca a lo largo de una de las salidas y invertidas con un componente de velocidad x adicional. Por lo tanto, la velocidad a lo largo del eje y se mantiene constante. El objetivo desaparece durante un retardo constante de 0,5 s, con el retardo dependiendo del tamaño del ocluso y la velocidad del movimiento T1.
    5. Cuando T1 alcance el borde del ocluso más cercano al participante, asegúrese de que el programa de software no presente T1 como emergente pasando el borde del ocluso, ya que al hacerlo presentaría inicialmente un estímulo de "media luna" al sistema visual. En su lugar, compruebe que el programa de software mantiene T1 invisible hasta que el objetivo completo ha surgido, y luego lo presenta al participante.
      NOTA: Esto se hace para controlar los efectos de procesamiento visual de estímulos parciales, especialmente si se utilizan diferentes velocidades de objetivos que cruzarían el límite en diferentes momentos. Una aparición parcial de un objetivo (por ejemplo, el estímulo de media luna) produce un objetivo compuesto inicialmente de una frecuencia espacial más alta, que basado en resultados anteriores conduciría a un aumento de la latencia de LOS PRODUCTOS estándar y una disminución de la magnitud10.
    6. Compruebe que el programa de software presenta T1 a un lado aleatorio en una de las dos rutas y invertidas mientras que la mano del participante permanece inmómbrada en T0.
      NOTA: Simultáneamente con la aparición de T1 desde debajo del ocluso, se presenta un objetivo secundario en la esquina de la pantalla, en un lugar cubierto por un fotodiodo. Este objetivo presentado al fotodiodo no es visto por el sujeto, pero proporciona una señal analógica a un fotodiodo integrado en el dispositivo de alcance robótico. Esta señal de fotodiodo permite la alineación precisa de la apariencia objetivo con la actividad muscular y asegura que no haya retrasos o retrasos dentro del aparato robótico de alcance.
    7. Cuando T1 emerge de la parte de atrás del ocluso, vea si el participante es capaz de generar un alcance guiado visualmente dependiendo del color del ocluso. Cuando el oclusor es verde, pida al participante que intercepte el T1 con el RTC. Cuando el ocluso esté rojo, pida al participante que mueva el RTC lejos de T1.
      NOTA: Un color de ocluso verde (2.1.1.2) indica un alcance profesional (es decir, hacia el occulder) y un color rojo indicado lejos del objetivo en movimiento T1 (es decir, un antides llegará). En la condición antides llegar, una interceptación correcta no se basa en la imagen reflejada de T1, sino más bien en la distancia horizontal relativa a T0.
    8. Dependiendo de su comportamiento de alcance, proporcione comentarios como un 'hit' (correcta intercepción), 'wrongway' (dirección incorrecta para pro/anti alcance) o 'miss' (ni respuestas correctas ni incorrectas detectadas) durante el intervalo entre pruebas. Esta retroalimentación consta de texto escrito en el ocluso.
    9. Asegúrese de que T1 y T0 reaparezcan en sus respectivas ubicaciones originales 200 ms después de que se haya completado el comportamiento de alcance del participante. Inicie la siguiente prueba cuando el participante traiga el RTC a T0.
  2. Pida a cada participante que realice 4 bloques de 100 ensayos, lo que produce 100 alcances por condición. Aleatorizar los tipos de ensayo entremezclados con pro o anti-alcance después de los estímulos izquierdo y derecho. Cada bloque tarda aproximadamente 7,5 minutos en completarse.
    NOTA: Se recomienda que cada condición consista en un mínimo de 80 repeticiones al utilizar grabaciones de superficie, ya que el siguiente paso de análisis se basa en datos de muchos ensayos para la detección de SLR.
    1. Minimice el movimiento de los participantes entre cada bloque para garantizar la coherencia de las grabaciones. Después de la confirmación verbal de que el participante está listo para comenzar el siguiente bloque, inicie el siguiente bloque y continúe supervisando el rendimiento de los participantes y la salida de EMG.
      NOTA: Es posible que el experimentador siga supervisando la salida EMG a través de un monitor de escritorio para detectar problemas con las grabaciones EMG de superficie. Por ejemplo, durante períodos prolongados de movimientos de alcance, los electrodos EMG de superficie pueden desenganarse de la piel del participante debido a la sudoración.
  3. Recopile datos de un paradigma estático de control para permitir la comparación de los datos con los obtenidos en el paradigma de destino emergente.
    NOTA: Esto se puede hacer antes o después del paradigma de destino emergente. Para crear un paradigma estático de control, repita los pasos 2.1.1.3, 2.1.1.5, 2.2, 3.1, 3.1.1, 3.1.7, 3.2 y 3.2.1; sin embargo, en el paso 2.1.1.3, no codificar T1 comenzando en la parte superior de la pantalla y moviéndose hacia el participante. En su lugar, coloque T1 para que aparezca a la izquierda o a la derecha de T0. Además, T0 es ahora rojo o verde similar al ocluso utilizado en el paradigma de destino emergente. El ensayo continúa como se describe a continuación.
    1. Instruir verbalmente al participante que traiga el RTC a T0 para iniciar el primer ensayo, que se encuentra en la misma ubicación que en el paradigma de destino emergente.
    2. Asegúrese de que el programa de software presenta T0 como rojo o verde para indicar un pro o anti alcance respectivamente. Aleatorice el período de retención de 1-2s para que el participante mantenga el RTC en T0.
    3. Asegúrese de que el programa de software presenta un objetivo estático a la izquierda o a la derecha, a 10 cm de T0. Aleatoriza el lado objetivo a través de las pruebas.
    4. Al igual que en el paradigma objetivo emergente, pida al participante que alcance hacia un objetivo si T0 es verde, y llegue en la dirección diametralmente opuesta lejos de un objetivo si T0 es rojo. El siguiente ensayo continúa después del contacto con un objetivo o una ubicación anti-destino.
    5. Asegúrese de que cada participante realizó 4 bloques de 100 ensayos, lo que produce 100 alcances por condición. Los tipos de prueba se mezclaron aleatoriamente.

4. Análisis

  1. Analice todos los datos de scripts personalizados sin conexión y descarte las pruebas de error.
    NOTA: Los ensayos de errores se definen por direcciones de alcance incorrectas (3,5 cm), RTs largos (>500 ms) que indican presunta falta de atención o TS cortas (<120) que indican anticipación.
    1. Derive el tiempo de reacción (RT) para alcanzar los movimientos de cada ensayo identificando el momento en el que el movimiento superó el 8% de la velocidad tangencial máxima.
      NOTA: Se pueden utilizar otros métodos para definir RT.
    2. Para analizar la actividad muscular, utilice scripts sin conexión para convertir las señales EMG en microvoltas de origen, elimine cualquier desplazamiento de CC, rectifique la señal EMG y filtre la señal con un filtro de media móvil de 7 puntos.
    3. Utilice un análisis de la característica de funcionamiento del receptor (ROC) de la serie temporal para detectar la presencia y latencia de la SLR6,7.
      NOTA: Se pueden utilizar métodos alternativos para determinar la naturaleza de bloqueo de tiempo de la actividad de SLR.
      1. Para realizar el análisis ROC de series temporales, segreda los datos de EMG en función del lado de la presentación de destino y la condición de prueba(la Figura 1a muestra los datos izquierdos frente a los de la derecha para los pro-alcance).
      2. Calcular el área debajo de la curva ROC para las dos poblaciones, para cada muestra de tiempo (1 ms) de 100 ms antes a 300 ms después de la presentación objetivo (por ejemplo, Figura 2c).
        NOTA: El valor ROC de 0,5 indica discriminación de probabilidad, mientras que los valores de 1 o 0 indican una discriminación perfectamente correcta o incorrecta en relación con la presentación objetivo, respectivamente.
      3. Determine la latencia de discriminación como el primero de 8 de 10 puntos consecutivos que superó un valor de 0,6(Figura 2c indicada por líneas verticales rojas o azules).
        NOTA: El umbral y el número de puntos que superan el umbral pueden cambiar dependiendo de la calidad y la cantidad de las grabaciones de EMG de superficie o intramusculares, y se puede utilizar un análisis de arranque para determinar objetivamente los intervalos de confianza. Trabajos anteriores han demostrado que un valor de 0,6 equivale aproximadamente a un intervalo de confianza del 95%12.
    4. Para determinar la presencia de una RSM en ensayos a favor del alcance, utilice un análisis de división RT (véase la figura 18),mediante el cual los pasos 4.1.3.2 y 4.1.3.3 se realizan por separado en la mitad temprana y tardía de los alcances basados en RT(Figura 1a ensayos morados y ensayos verdes).
      1. Trazar el tiempo de discriminación temprana y significar la RT temprana como un punto, luego trazar el tiempo de discriminación tardía y significar RT tardío como un segundo punto en la misma trama. Conecte estos dos puntos con una línea(Figura 1c). Se detecta una RS SLR cuando la pendiente de esta línea supera los 67,5o.
        NOTA: Para esta línea, una pendiente de 90o indicaría que los tiempos de discriminación de EMG están perfectamente bloqueados para la presentación del estímulo (ya que la actividad de EMG se inicia con la misma latencia, independientemente del tiempo de movimiento subsiguiente), mientras que una pendiente de 45o indicaría que la discriminación de EMG está perfectamente bloqueada para el inicio del movimiento. En la práctica, se utiliza una pendiente de corte de 67,5o (a medio camino entre 45o y 90o) para detectar si una SLR estaba presente (pendiente > 67,5o) o no (pendiente < 67,5o); como esto indica que la actividad de EMG está más bloqueada para el estímulo que en el inicio del movimiento.
    5. Si se determina la presencia SLR, defina la latencia SLR por la latencia de discriminación de todos los ensayos (4.1.3.3).
    6. Defina la magnitud SLR como la diferencia entre las trazas EMG medias izquierda y derecha (por ejemplo, la Figura 2c de color rojo oscuro frente a las trazas de color rojo claro, o las trazas de color azul oscuro frente a azul claro) de latencia SLR a latencia posterior a discriminación de 30 ms.
      NOTA: Los valores de tiempo de magnitud pueden ampliarse o acortarse.

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Representative Results

Las respuestas bloqueadas por estímulo (SLR) son breves ráfagas de tiempo de actividad muscular bloqueadas al inicio del estímulo que evolucionan mucho antes de la mayor ráfaga de reclutamiento muscular asociada con el inicio del movimiento. La naturaleza de bloqueo temporal de la SLR produjo una "banda" de actividad muscular visible a 100 ms al ver todos los ensayos ordenados para el tiempo de reacción (RT) (Figura 1a, resaltado por cajas grises). Como se muestra en la Figura 1a,las R.I. dependían de la ubicación objetivo, con SLR en el pectoral derecho mayor que consiste en un aumento o disminución en el reclutamiento muscular después de la presentación de objetivos a la izquierda o hacia la derecha, respectivamente. Las RSB se detectaron con un análisis de división RT (métodos 4.1.4), mediante el cual se realizaron análisis ROC de series temporales separados en ensayos RT tempranos y tardíos(Figura 1b- púrpura frente a verde). Este análisis indica si el inicio de EMG fue invariable al estímulo o al inicio del movimiento, que se determinó por la pendiente de la línea que conecta los tiempos de discriminación temprana y tardía trazados en función de RT (Figura 1c). Estudios previos de la RS SLR utilizando estímulos estáticos notificaron tasas de detección en todos los participantes por debajo del 70%8,9. Aquí, se hizo una comparación con la eficacia de un paradigma de destino emergente al evocar SLRs a la obtenida utilizando un paradigma con objetivos estáticos.

En el paradigma de objetivo emergente(Figura Suplementaria 1),los sujetos alcanzaron objetivos en movimiento emergentes en lugar de objetivos estacionarios. La Figura 2 muestra los datos de dos sujetos que llegan hacia un objetivo estacionario (primera y tercera fila) o destinos en movimiento que emergen debajo de un ocluso (segunda y cuarta fila). El participante 1 no exhibe una RSM en el paradigma estático, pero exhibe una RSM clara en el paradigma de destino emergente; Las RSD eran evidentes como una banda vertical de actividad en las parcelas de prueba por prueba (Figura 2a) a 100 ms después de la aparición del estímulo en el objetivo emergente, pero no en el paradigma estático. El SLR también fue evidente en las trazas EMG medias (Figura 2b) para el participante 1 en el destino emergente pero no paradigma estático (trazas rojas en las dos filas superiores de la Figura 2b). El participante 1 proporcionó un ejemplo de alguien que no exhibe una SLR en un paradigma estático utilizado anteriormente en la literatura, pero que sí exhibe una RSM en el paradigma de destino emergente. Por el contrario, mientras que el participante 2 exhibió una RSM en los paradigmas de objetivos estáticos y emergentes, la magnitud de la RSM fue mucho mayor en el paradigma de objetivo emergente, con magnitudes que se acercaban justo antes del inicio delmovimiento.

Comparamos las propiedades de las SLR observadas en los objetivos emergentes frente al paradigma estático en toda la muestra, examinando los datos recopilados en la condición de pro-alcance. Como se muestra en la Figura 3a (líneas verdes), y de conformidad con los resultados representativos de la Figura 2, la magnitud de la RSM fue considerablemente mayor en el objetivo emergente frente al paradigma estático, con magnitudes de reclutamiento en el intervalo 80-120 ms después del inicio del estímulo aumentando cinco veces en promedio. A diferencia de estos cambios sistemáticos en la magnitud de las RSM, la latencia de las RSM detectadas no difería en el paradigma de destino estático frente a lo emergente(Figura 3a,líneas moradas). Como se muestra en la Figura 3b (barras azules), se detectaron SLR en los cinco participantes en el paradigma de objetivo emergente (es decir, una prevalencia del 100%), pero sólo en tres participantes en un paradigma con objetivos estáticos (es decir, una prevalencia del 60%, que se asemeja a informes anteriores8,9). Observar los SLR en todos los participantes en el paradigma de objetivos emergentes fue aún más impresionante teniendo en cuenta que nos basamos en grabaciones de EMG de superficie no invasivas, mientras que los informes anteriores generalmente se han basado en grabaciones invasivas de EMG intramusculares. Es importante destacar que, si bien los RR de alcance tendían a ser mucho más cortos en el objetivo emergente frente al paradigma estático(Figura 3b, líneas negras), las RSB no surgen simplemente en el paradigma de destino emergente debido a los RR acelerados. Por ejemplo, los datos del Participante 1 de la Figura 2 mostraron SLR prominentes en el objetivo emergente, pero no paradigma estático para rangos superpuestos de RT de alcance. Por último, también examinamos cómo la instrucción de alejarse del objetivo emergente influyó en las SLR. Como se encontró anteriormente con los objetivos estáticos9, las magnitudes SLR en la condición antides llegar fueron silenciadas en comparación con la condición pro-alcance (Figura 3c, líneas azules; véase también rastros EMG medios en la Figura 2, Figura 4). Esto muestra que el paradigma objetivo emergente se puede utilizar para estudiar aspectos del control cognitivo, que en este caso se relacionan con la consolidación de la instrucción para avanzar hacia o lejos de un objetivo emergente.

Mostramos los datos registrados de los cinco participantes en la Figura 4,con el fin de ilustrar la variabilidad en las características de los SLR registradas en los paradigmas de destino estáticos frente a los emergentes en las condiciones pro y anti-alcance (las cajas grises de la Figura 4 representan el intervalo SLR). Al igual que con el participante 1 (mostrado en las dos filas superiores de la Figura 2),el participante 5 también exhibió una RSM en el objetivo emergente, pero no un paradigma estático en la condición pro-alcance. Al igual que con el participante 2 (que se muestra en dos filas inferiores en la Figura 2),los participantes 3 y 4 también exhibieron SLR considerablemente más grandes en el objetivo emergente frente a paradigmas estáticos en la condición pro-alcance. Otras dos características de los datos que se muestran en la Figura 4 merecen énfasis. En primer lugar, en los participantes 3, 4 y 5, observamos una RSC más grande en la variante antides llegar de la tarea objetivo emergente, con la serie de tiempo ROC alcanzando un máximo por encima de 0,6 antes de asumir niveles cercanos a 0. Anteriormente se ha observado una RSC hacia el estímulo en una condición antidesquito9, y lo hemos relacionado con el breve movimiento de la mano hacia el estímulo en una variante antidesquito de una tarea de corrección en línea3. En segundo lugar, en la condición de pro-alcance en la tarea de objetivo emergente, se observó una separación distinta entre el SLR y la actividad alineada con el movimiento subsiguiente en algunos participantes (por ejemplo, los participantes 1, 3 y 5; ver cómo las series de tiempo ROC caen brevemente después de alcanzar el pico durante el intervalo SLR), pero se encontró que el SLR se mezclaba con la actividad alineada con el movimiento en otros (por ejemplo, los participantes 2 y 4). Como se indica a continuación, esto se relaciona con el diseño de algoritmos para detectar el SLR.

En general, el paradigma de objetivo emergente es más eficaz para evocar SLRs y RTs cortos que paradigmas que utilizan destinos estáticos. Esto se demuestra mediante aumentos en la prevalencia de SLR, magnitud y EST de latencia más corta con respecto a los destinos estáticos.

Figure 1
Figura 1: Detección SLR. Ejemplo de una RSM de un participante representativo, que ilustra los criterios de detección para SLR. (a) Reclutamiento de prueba por prueba para el músculo pectoral derecho mayor para los alcances derecho o izquierdo en la condición de alcance pro. Cada fila es una prueba diferente. La intensidad del color transmite la magnitud de la actividad de EMG. Los ensayos se clasificaron por llegar a RT (cajas blancas) y se alinearon con el inicio del estímulo (línea negra). La SLR apareció como una banda vertical de actividad resaltada por cajas grises; tenga en cuenta cómo la actividad de EMG aumentó o disminuyó (bloqueo de tiempo de 90 ms) después de la presentación de estímulo hacia la izquierda o hacia la derecha, respectivamente. Las barras púrpuras o verdes indican los ensayos que contribuyen a los grupos RT tempranos o tardíos, respectivamente. (b) Análisis ROC de series temporales que indica el tiempo de discriminación de EMG para ensayos tempranos (púrpura) y tardíos (verdes) mostrados en (a). (c) Para los grupos tempranos (púrpura) y tardíos (verdes), la media de RT se planteó en función de la discriminación ROC. La pendiente de la línea que conecta estos dos puntos es de 83,7o, lo que indica que la actividad de EMG estaba más alineada con la presentación de estímulo que el inicio del movimiento. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 2
Figura 2: Resultados representativos. Datos de los participantes 1 y 2 que muestran la variabilidad en presencia o ausencia o SLR en las filas estáticas (1a y 3rd), y la coherencia de la presencia de SLR en los paradigmas de destino emergentes (2a y 4a filas). (a) Reclutamiento de prueba por prueba para el músculo pectoral derecho para estos participantes (mismo formato que la Figura 1a). Las condiciones que exhiben una SLR se describen en púrpura(2a,3ay 4a filas). (b) Media +/- SE de la actividad de EMG para alcances pro (rojo) y anti (azul), segregados por el lado de la presentación del estímulo (trazas más débiles utilizadas para los movimientos en la dirección no preferida). (c) Análisis ROC serie temporal para alcances pro (rojo) y anti (azul) mostrados en (b). La época SLR resaltada en caja gris; líneas discontinuas horizontales a 0,4 y 0,6. Las líneas de color vertical (si están presentes en condiciones profesionales) muestran el tiempo de discriminación para los ensayos de alcance pro- (rojo) o anti-(azul). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 3
Figura 3: Efectos de un paradigma de objetivo emergente en las características de SLR y alcanzar RT. (a) Latencia de SLR (púrpura) y magnitud (verde) para los alcances profesionales en paradigmas de destino estáticos frente a los emergentes. Latencia definida como los primeros 8 de 10 puntos de datos continuos que superan el umbral ROC de 0,6 (consulte los métodos). Magnitud de SLR se definió como el área integrada sobre 30 ms después de la discriminación de SLR entre la actividad media de EMG en ensayos izquierdo frente a derecho. Todas las magnitudes se normalizaron al máximo para el participante en todas las condiciones (por ejemplo, un valor de 1 indica la respuesta máxima). (b) La prevalencia de RSM y alcanzar RT.( c) la magnitud y la latencia de los PRODUCTOS RS de pro y anti-alcance en el paradigma de destino emergente. * denota importancia en p<.05 en comparación con la condición estática o anti basada en la prueba t no parificada. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 4
Figura 4: Análisis medios de EMG y ROC de series temporales para todos los participantes. Columna izquierda de las parcelas: Media +/- SE de la actividad de EMG para los alcances pro (rojo) y anti (azul), segregado por el lado de la presentación del estímulo (trazas más débiles utilizadas para los movimientos en la dirección no preferida). Columna derecha de trazados: Análisis ROC serie temporal para alcances pro (rojo) y anti (azul) que se muestran en (columna izquierda de trazados). La época SLR resaltada en caja gris; líneas discontinuas horizontales a 0,4 y 0,6. Las líneas de color vertical (si están presentes en condiciones profesionales) muestran el tiempo de discriminación para los ensayos de alcance pro- (rojo) o anti-(azul). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura complementaria 1: Vista superior de la tarea en el dispositivo de alcance robótico. El gran punto blanco en la parte inferior izquierda representa el fotodiodo. El objetivo blanco (T1) se muestra saliendo de la ruta 'y' invertida hacia la izquierda. El punto blanco a la derecha de T1 representa el RTC en medio de un alcance guiado visualmente. El ocluso se muestra aquí como verde, lo que indica que se requería un alcance profesional. T0 no se muestra, debido a la desaparición simultánea con la emergencia objetivo. Haga clic aquí para descargar esta figura.

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Discussion

Los seres humanos tienen una capacidad notable, cuando es necesario, para generar acciones rápidas y guiadas visualmente en las latencias que se acercan a retrasos mínimos de conducción diferente eferentes. Hemos descrito previamente las respuestas bloqueadas por estímulo (SLR) en la extremidad superior como una nueva medida para las respuestas visuomotoras rápidas6,9,10. Si bien es beneficioso para proporcionar un punto de referencia ensayo por ensayo para el primer aspecto del reclutamiento muscular de las extremidades superiores influenciado por el estímulo visual, las SLR de las extremidades no se han expresado en todos los sujetos y a menudo se basan en grabaciones intramusculares invasivas. Aquí, se describe un paradigma de destino emergente(archivo suplementario 1) y los resultados se comparan con los obtenidos con destinos estáticos. Los beneficios del paradigma de destino emergente son evidentes dentro de los participantes individuales, ya que los participantes que no expresan la RSM en un paradigma estático expresan uno en el paradigma de destino emergente (por ejemplo, Figura 2, participante 1- 1a fila frente a 2a fila). Además, las RSI expresadas en el paradigma de los objetivos emergentes son mucho más grandes que en otros paradigmas, a veces alcanzando magnitudes equivalentes a magnitudes volicionales(Figura 2, participante 2; Figura 4, participante 5). Por lo tanto, este paradigma ha demostrado ser eficaz en el aumento de la magnitud(Figura 3a),la detectabilidad de la SLR (Figura 3b), y la promoción de RTs de alcance más corto en 50 ms(Figura 3b), en comparación con un paradigma que utiliza objetivos estáticos. El paradigma de objetivo emergente también tiene ventajas sobre los paradigmas que requieren correcciones de vuelo medio4,donde se presenta un nuevo estímulo mientras que un movimiento de alcance ya está en pleno vuelo. Los cambios EMG o cinéticos en los movimientos que ya están en pleno vuelo también pueden ocurrir durante experimentos que cambian la retroalimentación visual de la posición actual de la mano, ya sea solo o en conjunto con cambios en la posición objetivo13. Mientras que comúnmente se utiliza para estudiar respuestas visuomotoras rápidas, en tales paradigmas la EMG, actividad cinética, y / o cinemática impulsada en respuesta al nuevo estímulo evolucionar en la parte superior de la actividad relacionada con el movimiento original. Por el contrario, dado que el participante se encuentra en una postura estable en el momento de la aparición del estímulo en el paradigma de la meta emergente, las RSI se discernen fácilmente, incluso en un ensayo por prueba.

Los tres aspectos más críticos del paradigma objetivo emergente son el uso del movimiento implícito detrás de una barrera (3.1.3), la certeza del tiempo de la apariencia objetivo (3.1.4) y la aparición completa del objetivo desde detrás de una oclusa (3.1.5). De estos tres aspectos, especulamos que el uso del movimiento implícito es el más importante. El movimiento implícito produce señales fuertes en áreas relacionadas con el movimiento en la corriente visual dorsal que son indistinguibles de las producidas por objetivos móviles visibles14. Especulamos que, cuando se combina con tal movimiento implícito, la aparición repentina del objetivo emergente por debajo del obstáculo crea un transitorio visual más fuerte que en el paradigma de objetivo estático. Nuestra implementación del paradigma de objetivos emergentes también incorporó un alto grado de certeza de prueba a prueba del momento en que el objetivo reaparía de nuevo. La desaparición y posterior aparición del objetivo detrás de la barrera puede ser similar a un "intervalo de brecha" entre la compensación de una fijación central o mantener el estímulo y la presentación de un objetivo periférico, que también acelera los tiempos de reacción de alcance15 y promueve la expresión de saccades expresos16,que son otro tipo de respuesta visuomotor rápida. Por último, es importante que el objetivo que emerge de detrás de la barrera se presente en su totalidad, en lugar de ser presentado como deslizamiento desde detrás de la barrera. Si el objetivo pasara la barrera, el estímulo más temprano disponible para el sistema visual sería un estímulo de "media luna" que carecería de las frecuencias espaciales más bajas conocidas por promover una expresión anterior y más fuerte de las SLR de extremidades10. Además de estos pasos críticos, es importante colocar las salidas para los objetivos emergentes en lugares asociados con la dirección preferida o no preferida de los músculos en estudio. Introducir una fuerza de carga de fondo para aumentar la actividad del músculo de interés también es beneficioso en la detección de slR de extremidades.

En términos de solución de problemas, es imperativo asegurarse de que el tiempo de aparición del objetivo se conozca en cada ensayo, dada la latencia corta de la slR de las extremidades. Esto es particularmente importante para las pantallas de monitores digitales, que pueden inducir sistemáticamente retrasos variables en el momento de la presentación del estímulo que podrían comprometer la alineación precisa de la actividad muscular a eventos críticos. Antes de cualquier implementación del experimento de destino emergente, e independientemente del tipo de visualización visual, animamos al uso de múltiples fotodiodos para registrar el tiempo de aparición de estímulo en varias ubicaciones de pantalla (por ejemplo, en la ubicación no vista a la que se hace referencia en 3.1.6, y en las ubicaciones donde emergerá T1). Si el intervalo entre la apariencia de estímulo en estas dos ubicaciones es invariable en todos los ensayos, entonces el fotodiodo en la ubicación invisible puede servir como un proxy para la apariencia T1 durante el experimento real, después de ajustar para cualquier retraso específico de las diferentes ubicaciones en las que puede aparecer T1. También alentamos un seguimiento cercano "en línea" de la actividad de EMG durante el experimento, para observar cualquier cambio en la actividad de EMG de fondo antes de la aparición del objetivo, o a los cambios en la actividad de EMG asociados con alcanzar movimientos opuestos a la dirección de movimiento preferida del músculo.

Hay una serie de maneras en que el paradigma objetivo emergente podría ser modificado y hacerlo puede promover la comprensión de los factores sensoriales, cognitivos y relacionados con el movimiento que influyen en el sistema visuomotor rápido. Aquí, instruimos a los sujetos a que se prepararan para avanzar hacia (un alcance pro) o lejos (un anti-alcance) del objetivo emergente. Como se esperaba de los resultados anteriores9, la consolidación de esta instrucción permitió a los sujetos amortiguar la magnitud de las RS SLR sin cambiar el tiempo de slR. Esto muestra que los centros neuronales que median el SLR pueden ser prees establecidos por áreas de orden superior que establecen el conjunto de tareas, antes de la aparición del objetivo. Hay muchas otras dimensiones en las que la tarea podría modificarse para manipular factores cognitivos, por ejemplo alterando la previsibilidad de la apariencia objetivo en cualquier momento (es decir, haciendo que el tiempo de aparición sea menos predecible) o el espacio (es decir, sesgando la emergencia del objetivo a un lado u otro, o proporcionando señales endógenas para indicar el lado de la emergencia). Las manipulaciones de los parámetros sensoriales del objetivo emergente (por ejemplo, la velocidad, el contraste, el tamaño o el color del estímulo emergente, o la presencia de distractores competidores) también proporcionarán información sobre los sustratos subyacentes. Presentar un objetivo estático en lugar de mover por debajo de la barrera también ayudaría a analizar los efectos del movimiento del objetivo frente a la previsibilidad temporal sobre la robustez de la slR de las extremidades. Por último, desde una perspectiva motora, el marco del paradigma objetivo emergente puede extenderse a los movimientos bilaterales de alcance y establecer la presencia de SLR robustos en los músculos de las extremidades superiores potencia la investigación de la distribución de tales señales a otros músculos del tronco o de las extremidades.

Una de las limitaciones asociadas a este paradigma, tal vez paradójicamente, es el grado en que se acortaron los AT. Nuestros criterios de detección de SLR se asemejaban a los que utilizaban anteriormente12,ya que ejecutamos análisis ROC de series temporales separados para los grupos RT más cortos o más largos que la mediana. Hacerlo requiere cierto grado de varianza en alcanzar los RT, y en la práctica hemos encontrado que alcanzar los RT son más cortos y menos variables en el paradigma objetivo emergente en comparación con el paradigma estático (279 +/- 58 ms (estático); 207 +/- 34 ms (objetivo emergente)). De hecho, los RT a veces se acortaban hasta tal punto que la volea de la actividad de EMG relacionada con el movimiento a menudo se mezclaba en el intervalo SLR. En consecuencia, el ROC de series temporales a menudo subió directamente de valores cercanos a 0,5 a valores cercanos a 1,0, sin mostrar la breve disminución después de la RSM necesaria para la detección en la referencia8 (véase la figura 4, participante 1,2,4,5). Más importante aún, la menor varianza RT es perjudicial para la detección de pendiente(Figura 1c); por lo que la falta de variabilidad en los RT puede conducir a niveles más bajos de SLR detectables. Esperamos que los criterios de detección para las RSI puedan seguir evolucionando y probablemente tengan que optimizarse según los detalles de la tarea en cuestión. Otras manipulaciones de tareas, tal vez aumentando la incertidumbre temporal de la reaparición del objetivo o exigiendo que los sujetos esperen a moverse durante un breve intervalo después de la aparición del objetivo (por ejemplo, esperando a que el objetivo emergente cambie de color), pueden ayudar a aumentar la media y la varianza de los RT de alcance y el reclutamiento separado durante el intervalo SLR del asociado con el inicio del movimiento. Una segunda limitación, que no se ha explorado, puede ser que algunos participantes no muestren una RSM en el paradigma de destino emergente. Reconocemos que nuestra muestra es pequeña y los estudios futuros deben emplear el paradigma objetivo emergente en poblaciones más grandes.

Para terminar, el paradigma de destino emergente ofrece una técnica más fiable para obtener la RSM, en comparación con los paradigmas que utilizan objetivos estáticos. El marco del paradigma de objetivos emergentes avanzará en el estudio de las respuestas visuomotoras rápidas, proporcionando un medio para obtener una expresión robusta de las SLR de las extremidades superiores. Cabe destacar especialmente que todos los resultados aquí reportados se obtuvieron con grabaciones superficiales, ya que esto permitirá el estudio de slRs en poblaciones que pueden ser menos susceptibles al registro intramuscular, como los jóvenes, los ancianos o los enfermos. También esperamos que el paradigma objetivo emergente pueda extenderse a estudios con animales en primates no humanos y combinarse con técnicas neurofisiológicas para explorar posibles sustratos neuronales. Junto con el trabajo futuro en humanos que puede explorar rápidamente las numerosas dimensiones sensoriales, cognitivas y motoras de la tarea, el paradigma de objetivo emergente debe potenciar las exploraciones impulsadas por hipótesis del sistema visuomotor rápido.

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Disclosures

Los autores no tienen nada que revelar.

Acknowledgments

Este trabajo es apoyado por una Beca Discovery a BDC del Consejo de Investigación de Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá (NSERC; RGPIN 311680) y una Subvención Operativa a BDC de los Institutos Canadienses de Investigación Sanitaria (CIHR; MOP-93796). RAK fue apoyado por una Beca de Posgrado de Ontario, y ALC fue apoyado por una beca NSERC CREATE. El aparato experimental descrito en este manuscrito fue apoyado por la Fundación Canadiense para la Innovación. El apoyo adicional provino del Fondo de Excelencia en Investigación de Canadá (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.

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References

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Neurociencia Número 162 respuestas bloqueadas por estímulo tiempo de reacción alcances guiados visualmente humanos electromiografía objetivos móviles transformación sensorimotor
Un paradigma de objetivo emergente para evocar respuestas visuomotoras rápidas en los músculos humanos de las extremidades superiores
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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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