Summary
Presenteras här är ett beteendemässiga paradigm som framkallar robust snabb visuomotor svar på mänskliga övre extremiteten muskler under visuellt guidade når.
Abstract
För att nå mot ett sett objekt, visuell information måste omvandlas till motorkommandon. Visuell information som objektets färg, form och storlek bearbetas och integreras inom många hjärnområden, och vidarebefordras slutligen till motorperity. I vissa fall behövs en reaktion så fort som möjligt. Dessa snabba visuomotor transformationer, och deras underliggande neurologiska substrat, är dåligt förstås hos människor eftersom de har saknat en tillförlitlig biomarkör. Stimulus-låst svar (SYSTEMR) är korta latens (<100 ms) skurar av electromyographic (EMG) verksamhet som representerar den första vågen av muskel rekrytering påverkas av visuell stimulans presentation. Systemkameror ger en kvantifierbar produktion av snabba visuomotor transformationer, men systemkameror har inte konsekvent observerats i alla ämnen i tidigare studier. Här beskriver vi ett nytt, beteendemässiga paradigm featuring den plötsliga uppkomsten av ett rörligt mål under ett hinder som konsekvent väcker robusta systemkameror. Mänskliga deltagare genereras visuellt guidade når mot eller bort från det framväxande målet med hjälp av en robot manipulandum medan ytan elektroder registreras EMG verksamhet från pectoralis stora muskeln. I jämförelse med tidigare studier som undersökte systemkameror med statiska stimuli, systemkameror framkallas med detta framväxande mål paradigm var större, utvecklats tidigare, och var närvarande i alla deltagare. Reach reaktionstider (RTs) var också påskyndas i den framväxande målparadigmet. Detta paradigm ger många möjligheter till modifiering som skulle kunna tillåta systematisk studie av effekterna av olika sensoriska, kognitiva och motoriska manipulationer på snabba visuomotoriska svar. Sammantaget visar våra resultat att ett framväxande målparadigm kan konsekvent och robust framkalla aktivitet inom ett snabbt visuomotorsystem.
Introduction
När vi märker ett meddelande på vår mobiltelefon, uppmanas vi att utföra en visuellt guidad räckvidd för att plocka upp vår telefon och läsa meddelandet. Visuella funktioner som formen och storleken på telefonen omvandlas till motorkommandon så att vi kan lyckas nå målet. Sådana visuomotoriska omvandlingar kan studeras i laboratorieförhållanden, som tillåter en hög grad av kontroll. Det finns dock scenarier där svarstiden är viktig, t.ex. Laboratoriestudier av snabba visuomotoriska beteenden förlitar sig ofta på fördrivna målparadigm där gående rörelser modifieras i mitten av flygningen efter viss förändring i målposition (t.ex. se ref.1,2). Även om sådana online-korrigeringar kan förekomma i <150 ms3, är det svårt att fastställa den exakta tidpunkten för snabb visuomotor utgång med hjälp av kinematik ensam på grund av låg-pass filtrering egenskaper armen, och eftersom snabb visuomotor utgång ersätter en rörelse redan i mitten av flygningen. Sådana komplikationer leder till osäkerhet om de substrat som ligger bakom snabba visuomotoriska svar (se ref.4 för granskning). Vissa studier tyder på att subkortikala strukturer som den överlägsna colliculus, snarare än fronto-parietal kortikala områden, kan inleda online korrigeringar5.
Denna osäkerhet beträffande de underliggande neurala substraten kan, åtminstone delvis, bero på att det saknas en tillförlitlig biomarkör för det snabba visuomotorsystemets produktion. Nyligen har vi beskrivit ett mått på snabba visuomotor svar som kan genereras från statiska ställningar och registreras via elektromyografi (EMG). Stimulus-låst svar (SLRs) är tid låsta skurar av EMG verksamhet som föregår frivillig rörelse6,7, utvecklas konsekvent ~ 100 ms efter stimulans inset. Som namnet antyder, systemkameror framkallas av stimulans inset, kvarstår även om en eventuell rörelse hållsinne 8 eller rör sig i motsatt riktning9. Vidare systemkameror framkallas av mål förskjutning i ett dynamiskt paradigm är förknippade med kortare latens online korrigeringar10. Således systemkameror ger en objektiv åtgärd för att systematiskt studera produktionen av en snabb visuomotor system som deltar i korta latens RTs, eftersom de kan genereras från en statisk hållning och parsed från andra EMG signaler som inte har samband med den inledande fasen av den snabba visuomotor svar.
Målet med den aktuella studien är att presentera ett visuellt styrt nå paradigm som robust framkallar systemkameror. Tidigare studier som undersöker SLR har rapporterat mindre än 100% detektionsfrekvens över deltagarna, även när du använder mer invasiva intramuskulära inspelningar6,8,9. Låga upptäcktshastigheter och en tillit till invasiva inspelningar begränsar nyttan av slr-åtgärder i framtida undersökningar av det snabba visuomotoriska systemet vid sjukdom eller under hela livslängden. Medan vissa ämnen kan helt enkelt inte uttrycka systemkameror, stimuli och beteendemässiga paradigm som används tidigare kanske inte har varit idealisk för att framkalla SLR. Tidigare rapporter om systemkameror har vanligtvis använt paradigm där deltagarna genererar visuellt guidade når mot statiska, plötsligt visas mål6,9. Men en snabb visuomotor system är den mest sannolika behövs i scenarier där man måste snabbt interagera med en fallande eller flygande objekt, vilket leder en att undra om rörliga snarare än statiska stimuli kan bättre framkalla systemkameror. Därför har vi anpassat ett rörligt målparadigm som används för att studera ögonrörelser11, och kombinerat det med en pro/anti visuellt guidad nå uppgift som används för att undersöka SLR9. Jämfört med resultat från paradigm som används tidigare6,8,9, konstaterades det att systemkameror i den framväxande målparadigmet utvecklats tidigare, uppnått högre magnituder, och var vanligare över våra deltagare prov. Sammantaget främjar det framväxande målparadigmet uttrycket av snabba visuomotoriska svar till en sådan grad att objektiva EMG-åtgärder kan göras tillförlitligt med ytinspelningar, potentierande studie inom kliniska populationer och under hela livslängden. Vidare kan det framväxande målparadigmet modifieras på många olika sätt, främja mer grundliga undersökningar av de sensoriska, kognitiva och motoriska faktorer som främjar eller ändrar snabba visuomotoriska svar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alla förfaranden godkändes av Health Science Research Ethics Board vid University of Western Ontario. Alla deltagare lämnade informerat samtycke, betalades för deras deltagande, och var fria att dra sig ur experimentet när som helst.
1. Förberedelse av deltagare
OBS: Ett litet urval av friska, unga deltagare studerades (3 kvinnliga, 2 manliga; medelålder: 26 år +/- 3,5). Alla deltagare var högerhänta och hade normala eller korrigeras till normala vision, med någon nuvarande visuella, neurologiska eller muskuloskeletala sjukdomar. Deltagare med en historia av muskuloskeletala övre delen skada eller störningar uteslöts.
- Applicera EMG-sensorer på den riktade övre extremiteten som är involverad i den nånde rörelse som studeras. Här gjordes EMG inspelningar från clavicular huvudet av höger pectoralis stora muskel, som rekryteras för cross-body (leftward) nå.
OBS: Inspelningar kan göras från andra muskler i den övre extremiteten, eller från sternala eller laterala delen av pectoralis stora muskeln.- Visualisera målet muskeln genom att begära en åtgärd som är känd för att rekrytera muskler av intresse. För clavicular huvudet av pectoralis stora muskeln, be deltagaren att slappna av armbågarna på sina sidor och driva sina handflator tillsammans. Om har svårt att visualisera målet muskel, palpera området av intresse samtidigt som deltagaren upprepade gånger utföra den begärda åtgärden, och målområden med anmärkningsvärda förändringar i muskeln för elektrod placering.
OBS: Visualisering hänvisar till identifiering av målmuskeln, via att se muskelns form genom överlydande hud som deltagaren utför en åtgärd som rekryterar muskeln. Visualisering hjälpmedel lokalisering av målet muskeln. - Med hjälp av spritkompresser, rengör hudytan över målmuskeln där elektroden kommer att placeras, och även över det område där en markelektrod kommer att placeras.
- Förbered ytsensorerna genom att applicera lim och elektrodgel.
- Be deltagaren att utföra den åtgärd som förknippas med muskeln rekrytering igen, och följa sensorer över muskeln magen, positionering dem att ligga parallellt med riktningen av fibrerna i den riktade muskeln. Placera markelektroden på nyckelbenet kontralateral mot den nånde armen. Säkra sensorer och jordelektroder till den omgivande huden med medicinsk tejp. Slå på EMG-systemet för att möjliggöra EMG-samling under hela experimentet.
OBS: Efter emg-elektrodernas placering samlas EMG-data in passivt och kontinuerligt under hela experimentet via EMG-systemet och sparas som en analog dataström för senare analys. - Kontrollera KVALITETEN på EMG-signalen genom att använda en stationär bildskärm eller oscilloskop som är ansluten till EMG-systemet. För att bestämma den lämpliga kvaliteten, har deltagaren utföra en nå rörelse in i eller motsatt från den föredragna riktningen av muskeln av intresse, och se till att EMG aktivitet ökar eller minskar, respektive. Om det inte finns någon aktivitet i vila, se då till att EMG-aktivitet inte ökar för rörelse i den icke-föredragna riktningen.
OBS: Muskelsignalkvalitet från ytelektroder beror på många egenskaper (t.ex. idiosynkratisk fördelning av fettvävnad, ämneshållning). Den högsta EMG-aktiviteten i samband med förflyttning i föredragen (upphandlande) riktning rekommenderas att vara minst 2x aktivitetsnivån i vila men bör vara betydligt högre. - Placera om elektroderna om det behövs, för att säkerställa att dessa aktivitetsnivåer observeras. Låt visningsmonitorn eller oscilloskopet vara anslutna under hela experimentet för att kontinuerligt övervaka EMG-utgång.
- Visualisera målet muskeln genom att begära en åtgärd som är känd för att rekrytera muskler av intresse. För clavicular huvudet av pectoralis stora muskeln, be deltagaren att slappna av armbågarna på sina sidor och driva sina handflator tillsammans. Om har svårt att visualisera målet muskel, palpera området av intresse samtidigt som deltagaren upprepade gånger utföra den begärda åtgärden, och målområden med anmärkningsvärda förändringar i muskeln för elektrod placering.
- Ställ in den specifika deltagaren med de tillämpade EMG-sensorerna i en robotgående apparat som gör det möjligt att nå rörelser i ett horisontellt plan och tillämpningen av kraft på manipulandum.
OBS: Lägga kraft mot muskeln av intresse ökar bakgrunden aktivitet, möjliggör uttryck för SLR som en ökning eller minskning av muskelaktivitet efter stimulans presentation i muskelns föredragna eller icke-föredragna riktning, respektive. En nivå av baslinjeaktivitet är särskilt användbar i den icke-föredragna riktningen, eftersom baslinjen och icke-föredragna nå aktivitet skulle vara omöjlig att skilja utan en bakgrund lastning kraft. En tillämpad kraft på 5N till höger och 2N av kraft nedåt (motsatsen till en vänster presenterade mål i förhållande till startpositionen), kan hela hela experimentet vara tillräckligt. Kraften bör förbli konstant under hela experimentet, så lägre krafter kan användas om det behövs.- Placera deltagaren i den experimentella stolen, prioritera deltagare komfort med avseende på den extra tvingas mot lemmen för att minimera förändringar av hållning under hela experimentet.
2. Stimuli konstruktion/ apparatur
- Generera alla experimentella procedurer och stimuli i roboten nå apparaten med en inbyggd visuell display.
OBS: Se till att den nånde robotapparaturen är utrustad med ett gränssnitt mellan visuell utgång och motorutgång från Manipulandum som tillåter samtidig analog (t.ex. manipulandumposition, fotodiodutgång) och EMG-inspelningar. Se till att denna apparat är utrustad med programvara som kan köra block av enskilda, förprogrammerade försök med alla förprogrammerade visuella komponenter. Den inbyggda visuella displayen kan vara en standardmonitor eller anpassad högkvalitativ projektor; dock rekommenderas projektorer av högre kvalitet för att säkerställa tidsmässig och visuell upplösning av det visade målet.- Generera de 4 primära komponenterna i det framväxande målparadigmet (se Supplemental Figure 1) via inbyggd programvara som driver den visuella displayen.
OBS: Komponenter ska alla genereras via inbyggd programvara som projekt de angivna komponenterna på den visuella displayen under varje datainsamling session. Varje komponent matas in manuellt i programvaran, som omvandlar indatakoordinater för former till former som ses på den visuella displayen. En fullständig kodning av alla komponenter och målrörelser görs före datainsamling, därför krävs ingen experimenterintervention av paradigmet under datainsamlingen, eftersom paradigmet körs automatiskt baserat på deltagarens svar. Följande koordinater (rapporteras i cm) refereras i förhållande till mittpunkten av de två robot manipulandum ursprung i roboten nå apparater som används för att samla in data från deltagarna i det aktuella manuskriptet. Alla komponenter i paradigmet är synliga för deltagaren under hela varje försök, med undantag för startpositionen som försvinner efter utseende av det rörliga målet. En annan apparatur kan använda en annan referensram.- Generera en inverterad y-bana genom att manuellt mata in koordinater för sex rektanglar med följande koordinater (y: - 19 (överst på inverterad y) eller -34 (nederkant av inverterad y), x:-/+2 (inner, botten inverterad y), -/+8 (ytterbotten inverterad y); bredd .5 höjd: 20 (överst) eller 15 (nederst)).
- Generera en occluder genom att manuellt mata in koordinater för en stor rektangel (centrerad på: 0, -29; bredd: 35 höjd: 15) överlagra mitten av inverterad y-bana. Färgen på denna occluder kan variera från försök till rättegång, vilket ger en instruktion till deltagaren.
OBS: Occludern innehåller en skåra utskuren på mittbotten mellan de två utgångarna (0, -29; bredd: 5 höjd: 5). Deltagaren instrueras att: "fixera skåran medan ett mål ligger bakom ockludern". Detta säkerställer ögat är stabilt vid mål uppkomst. Ockludern kommer antingen att färgas röd eller grön i början av varje försök. - Generera ett rörligt mål genom att manuellt mata in koordinater för en cirkel som så småningom kommer att flytta ner den inverterade y och bakom ockludern (start: 0, -17; radie: 1; hastighet: 10 cm/s, hastighet bakom occluder: 30 cm/s).
OBS: Det rörliga målet (T1) är synligt och stillastående i början av varje försök. - Generera hur målet kommer att röra sig i programvaran genom att ange x- och y-koordinaterna för målrörelse.
OBS: Målhastigheten beräknas med avståndet för de på varandra följande x- och y-koordinaterna. Korrekt presentation av målrörelse är beroende av programvarans och den visuella visningens förmåga att korrekt uppdatera varje x- och y-position i snabb följd. I programvaran, ändra status för rörliga målet till "osynlig för deltagare" när x och y position av målet har flyttats helt under occluder tills x och y position har helt uppstått från occluder. - Generera en startposition (0, -42; radie 1). Deltagaren kommer att behöva förvärva denna position för att inleda varje försök.
- Generera en realtidsmarkör (RTC) som representerar deltagarens handposition på skärmen i realtid.
OBS: Deltagarens hand/arm ockluderades under experimentet via en uppåtvänd spegel som reflekterar nedåt presenterade mål. Detta kan göras via inbyggda programvarufunktioner som är specifika för apparaten, vilket placerar ett mål över toppen av de ständigt uppdaterade x- och y-koordinaterna för handen.
- Generera de 4 primära komponenterna i det framväxande målparadigmet (se Supplemental Figure 1) via inbyggd programvara som driver den visuella displayen.
3. Förfarande
- Klicka på den "Börja" knappen på tillhörande programvara som presenteras på experimentörens skärm, som initierar den första prövningen och kraft som genereras av den robotgående nå apparaten appliceras på deltagarens övre extremitet.
OBS: Efter att experimentern klickar på start krävs inget ingripande av experimentören, tills mellan block där experimentören måste trycka på Start igen. Experimenterintervention kan också krävas om EMG-signalen övervakas kontinuerligt, eller deltagaren inte kan slutföra experimentet. Alla experiment bör stoppas omedelbart om en nödsituation uppstår. Force tillämpas på deltagarens hand stoppas automatiskt om deltagaren släpper taget om handtaget via inbyggda aktivitetsprogram. Det rekommenderas att en apparat med en knapp för att avsluta försöket i nödsituationer används.- Muntligt instruera deltagaren att starta den första prövningen genom att rtc (anges med manipulandums position) i startpositionen (T0) under en variabel varaktighet av 1- 1,5 s. Ockludern ändrar färg för att instruera ämnet att den kommande rättegången kräver en pro- eller anti-nå.
OBS: Att föra in RTC i T0 inleder varje försök. Om deltagaren avslutar startpositionen T0 före föreskriven tid startar rättegången igen när RTC är tillbaka i T0. - Se till att det rörliga målet (T1) som var stillastående och synligt för deltagaren längst upp på det inverterade y (2.1.1.3), börjar förflyttning mot deltagaren längs vägen för den inverterade y, som initierades av deltagaren som för in RTC i T0 i föregående steg.
OBS: När T1 börjar röra på sig försvinner T0. Inga restriktioner läggs på deltagarens arm efter denna tid, dock instrueras deltagaren att hålla sig inom de inbillade gränserna för T0. - Se till att T1 rör sig bakom ockludern och är osynlig för deltagaren. Under detta intervall bibehåller deltagaren handposition vid inbillat T0.
- Se till att T1 färdas bakom occludern med en konstant hastighet av 30 cm/s längs y-axeln mot deltagaren. När T1 når halva längden av occluder, bifurcates det längs en av de inverterade y-utgångar med en ytterligare x hastighet komponent. Således hålls hastighet längs y-axeln konstant. Målet försvinner för en konstant fördröjning på ~ 0,5 s, med fördröjningen beroende på storleken på occluder och hastigheten på T1-rörelse.
- När T1 når kanten av occluder närmast deltagaren, se till att programvaran programmet inte presenterar T1 som framväxande genom att glida förbi kanten av occluder, som gör det skulle inledningsvis presentera en "halvmåne" stimulans till det visuella systemet. Kontrollera istället att programprogrammet håller T1 osynligt tills det fullständiga målet har dykt upp, och presenterar det sedan för deltagaren.
OBS: Detta görs för att kontrollera för visuella bearbetningseffekter av partiella stimuli, särskilt om olika hastigheter av mål används som skulle passera gränsen vid olika tidpunkter. En partisk uppkomst av en uppsätta som mål (e.g., halva moonstimulus) producerar en uppsätta som mål komponerat initialt av en högre rumslig frekvens, som baserade på föregående resultat skulle bly- till ökande SLR-latens och minskadstorleksordning 10. - Kontrollera att mjukvaruprogrammet presenterar T1 till en randomiserad sida vid en av de två inverterade y-banorna medan deltagarens hand förblir stillastående vid T0.
OBS: Samtidig med uppkomsten av T1 underifrån occluder, är ett sekundärt mål presenteras i hörnet av skärmen, på en plats som omfattas av en fotodiod. Detta mål som presenteras för fotodioden ses inte av motivet utan ger en analog signal till en fotodiod integrerad i roboten nå enheten. Denna fotodiodsignal möjliggör en exakt inriktning av målutseende med muskelaktivitet och säkerställer att inga fördröjningar eller förseningar finns inom den robotgående apparaturen. - När T1 kommer ut från den bakom ockludern, se om deltagaren är i stånd att generera en visuellt guidad räckvidd beroende på färgen på occluder. När ockludern är grön, be deltagaren att avlyssna T1 med RTC. När ockludern är röd, be deltagaren att flytta RTC bort från T1.
OBS: En grön occluder färg (2.1.1.2) indikerar en pro räckvidd (dvs. mot occulder) och en röd färg som anges bort från rörliga mål T1 (dvs. en anti-nå). I anti-nå-tillståndet är en korrekt avlyssning inte baserad på spegelbilden av T1, utan snarare det horisontella avståndet i förhållande till T0. - Beroende på deras nå beteende, ge feedback som antingen en 'träff' (korrekt avlyssning), 'wrongway' (felaktig riktning för pro/ anti nå), eller 'miss' (varken korrekt eller felaktiga svar upptäckt) under mellan-trial intervall. Denna feedback består av text skriven på occludern.
- Kontrollera att T1 och T0 visas igen på sina respektive ursprungliga platser 200 ms efter att deltagarens räckviddsbeteende har slutförts. Starta nästa testversion när deltagaren tar med rtc till T0.
- Muntligt instruera deltagaren att starta den första prövningen genom att rtc (anges med manipulandums position) i startpositionen (T0) under en variabel varaktighet av 1- 1,5 s. Ockludern ändrar färg för att instruera ämnet att den kommande rättegången kräver en pro- eller anti-nå.
- Be varje deltagare att utföra 4 block av 100 försök, vilket ger 100 når per villkor. Randomisera försökstyperna som blandas med pro eller anti-når efter vänster och höger stimuli. Varje block tar ungefär 7,5 min att slutföra.
OBS: Det rekommenderas att varje villkor består av ett minimum av ~ 80 upprepas när du använder ytan inspelningar, som nästa analys steg bygger på data från många försök för SLR upptäckt.- Minimera deltagarens rörelse mellan varje block för att säkerställa överensstämmelse av inspelningar. Efter verbal bekräftelse på att deltagaren är redo att börja nästa block, initiera nästa block och fortsätta att övervaka deltagarens prestanda och EMG-utdata.
OBS: Fortsatt övervakning av EMG-utgång via en stationär bildskärm av experimentören kan krävas för att upptäcka problem med YTAN EMG-inspelningar. Till exempel, under längre perioder av att nå rörelser, kan ytan EMG elektroder bli loss från deltagarens hud på grund av svettning.
- Minimera deltagarens rörelse mellan varje block för att säkerställa överensstämmelse av inspelningar. Efter verbal bekräftelse på att deltagaren är redo att börja nästa block, initiera nästa block och fortsätta att övervaka deltagarens prestanda och EMG-utdata.
- Samla in data från ett styrstatiskt paradigm för att möjliggöra jämförelse av data till den som erhålls i det framväxande målparadigmet.
OBS: Detta kan göras före eller efter det framväxande målparadigmet. För att skapa en kontroll statisk paradigm, upprepa steg 2.1.1.3, 2.1.1.5, 2.2, 3.1, 3.1.1, 3.1.7, 3.2 och 3.2.1; dock i steg 2.1.1.3, inte kod T1 börjar längst upp på skärmen och rör sig mot deltagaren. Placera I stället T1 att visas antingen till vänster eller höger om T0. Vidare är T0 nu antingen röd eller grön besläktad med occluder som används i den framväxande målparadigmet. Rättegången fortskrider enligt nedan.- Muntligt instruera deltagaren att föra RTC i T0 för att starta den första rättegången, som är på samma plats som i den framväxande målparadigmet.
- Se till att programvaran presenterar T0 som antingen rött eller grönt för att indikera ett proffs eller anti nå respektive. Randomisera spärrperioden på 1-2:ar för deltagaren att hålla RTC i T0.
- Se till att mjukvaruprogrammet presenterar ett statiskt mål antingen till vänster eller höger, 10 cm från T0. Randomisera målsidan över försök.
- Som i det framväxande målparadigmet, be deltagaren att nå mot ett mål om T0 är grönt, och nå i den diametralt motsatta riktningen bort från ett mål om T0 är rött. Nästa rättegång fortsätter efter kontakt med en mål- eller antimålsplats.
- Se till att varje deltagare utförde 4 block av 100 försök, vilket ger 100 når per villkor. Försökstyper var slumpmässigt blandade.
4. Analys
- Analysera alla data i offline anpassade skript och kasta fel försök.
OBS: Felförsök definieras genom felaktig räckvidd riktningar (3,5 cm), långa RTs (> 500 ms) som anger förmodad ouppmärksamhet eller korta RTs (<120) som anger förväntan.- Härled reaktionstiden (RT) för att nå rörelser för varje försök genom att identifiera den tidpunkt då rörelsen översteg 8% av topptangential hastighet.
OBS: Andra metoder för att definiera RT får användas. - Analysera muskelaktiviteten genom att använda offlineskript för att konvertera EMG-signalerna till källmikrovolt, ta bort eventuell DC-förskjutning, rätta till EMG-signalen och filtrera signalen med ett 7-punkts glidande medelvärdesfilter.
- Använd en analys av mottagaresoperativt (ROC) (time series receiver-operating characteristic) för att upptäcka närvaron och svarstiden för SLR6,7.
OBS: Alternativa metoder för att fastställa den tidslåst karaktär slr verksamhet får användas.- För att utföra tidsserierna ROC analys, segregera EMG data baserat på sidan av mål presentation och försökstillstånd (Figur 1a visar vänster kontra höger data för pro-når).
- Beräkna areat under ROC-kurvan för de två populationerna, för varje gång prov (1 ms) från 100 ms före till 300 ms efter målpresentationen (t.ex.
OBS: ROC-värdet 0,5 indikerar slumpdiskriminering, medan värden på 1 eller 0 tyder på helt korrekt eller felaktig diskriminering i förhållande till målpresentation, respektive. - Bestäm diskrimineringsfördröjning som den första av 8 av 10 på varandra följande punkter som översteg värdet 0,6 (Figur 2c indikeras av vertikala röda eller blå linjer).
OBS: Tröskelvärde, och antal punkter som överstiger tröskelvärdet kan ändras beroende på kvaliteten och kvantiteten på yt- eller intramuskulära EMG-inspelningar, och en bootstrapping-analys kan användas för att objektivt bestämma konfidensintervall. Tidigare arbete har visat att ett värde på 0,6 motsvarar ungefär ett 95% konfidensintervall12.
- För att fastställa förekomsten av en systemkamera på pro-reach försök, använd en RT-split analys (se figur 18), varvid steg 4.1.3.2 och 4.1.3.3 utförs separat på den tidiga och sena hälften av når baserat på RT (Figur 1a lila prövningar, och gröna försök).
- Plot tidig diskriminering tid och menar tidigt RT som en punkt, sedan tomt sent diskriminering tid och menar sent RT som en andra punkt på samma tomt. Koppla samman dessa två punkter med en linje (Bild 1c). En slr upptäcks när lutningen på denna linje överstiger 67,5°.
OBS: För denna linje, en lutning på 90 ° skulle ange att EMG diskriminering gånger är perfekt låsta till stimulans presentation (som EMG verksamhet initieras vid samma latens, oavsett efterföljande rörelsetid), medan en lutning på 45 ° skulle tyda på att EMG diskriminering är perfekt låst till rörelse debut. I praktiken används en avskärningslutning på 67,5° (halvvägs mellan 45° och 90°) för att upptäcka om en systemkamera fanns (lutning > 67,5°) eller inte (lutning < 67,5°); eftersom detta tyder på att EMG-aktiviteten är mer låst till stimulans snarare än rörelse debut.
- Plot tidig diskriminering tid och menar tidigt RT som en punkt, sedan tomt sent diskriminering tid och menar sent RT som en andra punkt på samma tomt. Koppla samman dessa två punkter med en linje (Bild 1c). En slr upptäcks när lutningen på denna linje överstiger 67,5°.
- Om SLR närvaro bestäms, definiera SLR-latensen genom diskriminering svarstiden från alla rättegångar (4.1.3.3).
- Definiera SLR-magnitud som skillnaden mellan vänster och höger medelvärde EMG-spår (t.ex. figur 2c mörkröd kontra ljusröda spår, eller mörkblå kontra ljusblå spår) från SLR-latens till 30 ms post diskriminering latens.
OBS: Storlekstidsvärdena kan förlängas eller förkortas.
- Härled reaktionstiden (RT) för att nå rörelser för varje försök genom att identifiera den tidpunkt då rörelsen översteg 8% av topptangential hastighet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Stimulus låst svar (SYSTEMKAMEROR) är korta skurar av muskelaktivitet tid låst till stimulans debut som utvecklas långt innan den större volley av muskel rekrytering i samband med rörelse debut. Den tidslåst karaktär SLR produceras en "banding" av muskelaktivitet synlig på ~ 100 ms när du tittar på alla försök sorteras för reaktionstid (RT) (Figur 1a, markeras med grå lådor). Som framgår av figur 1a, systemkameror var beroende av mål plats, med systemkameror på höger pectoralis större som består av en ökning eller minskning av muskel rekrytering efter vänster eller högerriktad mål presentation, respektive. Systemkameror upptäcktes med en RT split analys (metoder 4.1.4), varvid separata tid-serien ROC analyser utfördes på tidiga och sena RT prövningar (Figur 1b- lila kontra grönt). Denna analys visar om EMG debut var invariant till stimulans eller rörelse debut, som bestämdes av lutningen på linjen som förbinder tidigt och sent diskriminering gånger ritas som en funktion av RT (Figur 1c). Tidigare studier av slr med statiska stimuli rapporterade detektionsfrekvens över alla deltagare under 70%8,9. Här gjordes en jämförelse med effektiviteten i ett framväxande målparadigm i frammana systemkameror till det som erhålls med hjälp av ett paradigm med statiska mål.
I det framväxande målparadigmet (Supplemental Figure 1) nådde man försökspersoner mot framväxande rörliga mål i stället för stationära mål. I figur 2 visas data från två försökspersoner som når mot ett stationärt mål (första och tredje raden) eller rörliga mål som dyker upp under en ockluder (andra och fjärde raden). Deltagare 1 ställer inte ut en SLR i det statiska paradigmet, men uppvisar en tydlig SLR i det framväxande målparadigmet; Systemkameror var uppenbara som ett vertikalt band av verksamhet i trial-by-trial tomter (Figur 2a) ~ 100 ms efter stimulans inset i det framväxande målet men inte statisk paradigm. SLR var också uppenbart i medelvärdet EMG spår (Figur 2b) för deltagare 1 i den framväxande målet men inte statisk paradigm (röda spår i topp två rader av figur 2b). Deltagare 1 som ett exempel på någon som inte uppvisar en SYSTEMKAMERA i ett statiskt paradigm som tidigare använts i litteraturen, men som uppvisar en systemkamera i det framväxande målparadigmet. Däremot, medan deltagare 2 uppvisade en SLR i både statiska och framväxande mål paradigm, omfattningen av SLR var mycket större i den framväxande målparadigmet, med magnituder närmar sig som uppnåtts strax före rörelse debut.
Vi jämförde egenskaperna hos de systemkameror som observerats i de framväxande målen kontra statiska paradigmet över provet, undersöker data som samlats in i pro-nå-tillståndet. Som framgår av figur 3a (gröna linjer), och överensstämmer med de representativa resultaten i figur 2, slr magnitud var betydligt större i det framväxande målet kontra statisk paradigm, med rekrytering magnitud i intervallet 80-120 ms efter stimulans insvning ökar femfaldigt i genomsnitt. I motsats till sådana systematiska förändringar i SLR-magnitud, latensen av upptäckta systemkameror skilde sig inte i statisk kontra framväxande mål paradigm (Figur 3a, lila linjer). Som framgår av figur 3b (blå staplar) upptäcktes systemkameror hos alla fem deltagarna i det framväxande målparadigmet (dvs. en prevalens på 100 %), men endast hos tre deltagare i ett paradigm med statiska mål (dvs. en prevalens på 60 %, som liknar tidigarerapporter 8,9). Observera systemkameror på alla deltagare i det framväxande målet paradigm var ännu mer imponerande med tanke på att vi förlitade sig på icke-invasiva yta EMG inspelningar, medan tidigare rapporter har i allmänhet förlitat sig på invasiva intramuskulära EMG inspelningar. Viktigt, medan nå RTs tenderade att vara mycket kortare i den framväxande mål kontra statisk paradigm (Figur 3b, svarta linjer), systemkameror uppstår inte helt enkelt i den framväxande målparadigmet på grund av skyndsam RTs. Till exempel uppvisade data för deltagare 1 i figur 2 framstående systemkameror i det framväxande målet men inte statisk paradigm för överlappande intervall av räckviddS.Systemkameror. Slutligen undersökte vi också hur instruktionen att flytta bort från det framväxande målet påverkade systemkameror. Som konstaterats tidigare medstatiska mål 9, SLR-magnitud i anti-reach-tillståndet dämpades jämfört med det i pro-nå-tillståndet (Figur 3c, blå linjer; se även medelvärdet EMG-spår i figur 2, Figur 4). Detta visar att framväxande målparadigm kan användas för att studera aspekter av kognitiv kontroll, som i detta fall relaterade till konsolidering av instruktionen att gå antingen mot eller bort från ett framväxande mål.
Vi visar data som registrerats från alla fem deltagarna i figur 4, för att illustrera variabiliteten i de egenskaper som slrs registreras i de statiska kontra framväxande målparadigmerna i pro- och anti-räckviddsförhållandena (de grå rutorna i figur 4 skildrar SLR-intervallet). Som med deltagare 1 (visas i övre två rader i figur 2), uppvisade deltagare 5 också en systemkamera i det framväxande målet men inte statisk paradigm i pro-nå skick. Som med deltagare 2 (visas i lägre två rader i figur 2), uppvisade deltagarna 3 och 4 också betydligt större systemkameror i det framväxande målet kontra statiska paradigm i pro-nå-tillståndet. Två andra inslag i de uppgifter som visas i figur 4 förtjänar betoning. Först, i deltagarna 3, 4 och 5, observerade vi en större SLR i anti-reach varianten av den framväxande måluppgiften, med tidsserien ROC topp över 0,6 innan vi antar nivåer nära 0. En SLR mot den stimulans i en anti-räckvidd skick har observerats tidigare9, och vi har samband med den korta rörelsen av handen mot den stimulans i en anti-reach variant av en on-line korrigering uppgift3. För det andra, i pro-nå villkoret i den framväxande måluppgiften, observerades en distinkt separation mellan SLR och efterföljande rörelse-aligned aktivitet i vissa deltagare (t.ex. deltagarna 1, 3 och 5; se hur tidsserier ROC sjunker kort efter topp under SLR-intervallet), men fann att SLR blandas i rörelse-anpassade aktivitet i andra (t.ex., deltagarna 2 och 4). Som konstaterats nedan, gäller detta utformningen av algoritmer för att upptäcka SLR.
Sammantaget är det framväxande målparadigmet mer effektivt på att framkalla systemkameror och korta RTs än paradigm med hjälp av statiska mål. Detta framgår av ökningar i SYSTEMR prevalens, magnitud och kortare latens RTs med avseende på statiska mål.
Bild 1: SLR-detektering. Exempel på en systemkamera från en representativ deltagare, som illustrerar detektionskriterierna för systemkameror. (en) Trial-by-trial rekrytering för höger pectoralis större muskler för höger eller vänster når i pro-nå skick. Varje rad är en annan rättegång. Intensitet av färg förmedlar omfattningen av EMG aktivitet. Försök sorterades efter räckvidd RT (vita lådor) och anpassas till stimulans inset (svart linje). Slr verkade som en vertikal bandning av aktivitet som framhävs av grå lådor; notera hur EMG-aktiviteten ökade eller minskade (tidslåst ~90 ms) efter vänster- respektive högerstimulanspresentation. Lila eller gröna staplar visar de prövningar som bidrar till de tidiga eller sena RT-grupperna, respektive. (b)Roc-analys i time-series som anger tidpunkt för EMG-diskriminering för tidiga (lila) och sena (gröna) försök som visas i a. (c) För de tidiga (lila) och sena (gröna) grupperna, var menar RT ritades som en funktion av ROC diskriminering. Lutningen på linjen som förbinder dessa två punkter är 83,7 °, vilket indikerar att EMG verksamhet var mer anpassad till stimulans presentation än rörelse debut. Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.
Diagram 2: Representativa resultat. Data från deltagare 1 och 2 som visar variabiliteten i närvaro eller frånvaro eller systemkameror i den statiska (1st och 3rd rader), och konsekvensen av SLR närvaro i de framväxande mål paradigm (2nd och 4:e rader). a) Trial-by-trial rekrytering för rätt pectoralis stora muskler för dessa deltagare (samma format som figur 1a). Villkor uppvisar en SLR beskrivs i lila (2nd, 3och 4 rader). (b) Mean +/- SE av EMG verksamhet för både pro (röd) och anti (blå) når, segregerade av sidan av stimulans presentation (svagare spår som används för rörelser i den icke-föredragna riktningen). (c) Time-series ROC-analys för pro (röd) och anti (blå) når som visas i (b). SLR epok markerad i grå låda; horisontella streckade linjer vid 0,4 och 0,6. Vertikal färgade linjer (om närvarande i pro skick) visar diskrimineringstiden för pro- (röd) eller anti- (blå) nå prövningar. Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.
Figur 3: Effekter av ett framväxande målparadigm på SLR-egenskaper och nå RT. (a) SLR-latens (lila) och magnitud (grön) för pro reaches i statiska kontra framväxande målparadigm. Latens definierad som första 8 av 10 kontinuerliga datapunkter överträffar ROC tröskelvärdet 0,6 (se metoder). Storleksordningen av SLR definierades som det integrerade området över 30 ms efter SLR-diskriminering mellan medelvärdet EMG verksamhet på vänster kontra höger prövningar. Alla magnituder normaliserades till det högsta för deltagaren över villkorar (e.g., en värdera av 1 indikerar maximal svaret). (b) SLR prevalens och nå RT. (c) SLR magnitud och latens resultat från pro och anti-når i den framväxande mål paradigm. * betecknar betydelse vid p<.05 jämfört med statiskt eller antitillstånd baserat på opararerad t-test. Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.
Figur 4: Medelvärdet av EMG- och tidsserie ROC-analyser för alla deltagare. Vänster kolumn av tomter: Mean +/- SE av EMG verksamhet för både pro (röd) och anti (blå) når, segregerade av sidan av stimulans presentation (svimmar spår som används för rörelser i den icke-föredragna riktningen). Högerkolumn av tomter: Roc-analys i time-series för pro (röd) och anti (blå) når som visas i (vänster kolumn av observationsområden). SLR epok markerad i grå låda; horisontella streckade linjer vid 0,4 och 0,6. Vertikal färgade linjer (om närvarande i pro skick) visar diskrimineringstiden för pro- (röd) eller anti- (blå) nå prövningar. Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.
Kompletterande figur 1: Topvy av uppgift i roboten nå enheten. Stor vit prick på nedre vänstra sidan representerar fotodioden. Vitt mål (T1) visas som lämnar den inverterade 'y' vägen till vänster. Vit prick till höger om T1 representerar RTC mitt i en visuellt guidad räckvidd. Ockludern visas här som grön, vilket indikerar en pro räckvidd krävdes. T0 inte visat, på grund av den samtidiga försvinnandet med mål uppkomst. Vänligen klicka här för att ladda ner denna siffra.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Människor har en anmärkningsvärd kapacitet, när det behövs, att generera snabba, visuellt guidade åtgärder vid latenser som närmar sig minimal afferent och efferent överledning förseningar. Vi har tidigare beskrivit stimulans-låst svar (SLRs) på den övre delen som ett nytt mått för snabba visuomotor svar6,9,10. Medan fördelaktigt i att tillhandahålla en trial-by-trial riktmärke för den första aspekten av övre delen muskel rekrytering påverkas av den visuella stimulans, lem systemkameror har inte uttryckts i alla ämnen och ofta åberopas invasiva intramuskulära inspelningar. Här beskrivs ett framväxande målparadigm (Tilläggsfil 1) och resultaten jämförs med dem som erhålls med statiska mål. Fördelarna med det framväxande målparadigmet är uppenbara inom enskilda deltagare, som deltagare som inte uttrycker SLR i ett statiskt paradigm uttrycka en i den framväxande målparadigmen (t.ex. figur 2, deltagare 1- 1: a rad kontra 2: a raden). Vidare är systemkameror som uttrycks i det framväxande målparadigmet mycket större än i andra paradigm, ibland uppnår magnituder som är likvärdiga med volitional magnituder (Figur 2, deltagare 2; Figur 4, deltagare 5). Således har detta paradigm visat sig vara effektivt för att öka magnitud (Figur 3a), detekterbarheten av SLR (Figur 3b), och främja kortare nå RTs med ~ 50 ms (Figur 3b), jämfört med ett paradigm med hjälp av statiska mål. Den framväxande målparadigmet har också fördelar jämfört med paradigm som kräver mid-flight korrigeringar4, där en ny stimulans presenteras medan en nå rörelse är redan i mitten av flygningen. EMG eller kinetiska förändringar av rörelser redan i mitten av flygningen kan också förekomma under experiment som ändrar den visuella återkopplingen av aktuell handposition, antingen ensam eller i samband med förändringar i målposition13. Medan vanligen används för att studera snabba visuomotor svar, i sådana paradigm EMG, kinetiska, och / eller kinematisk aktivitet drivs som svar på den nya stimulans utvecklas på toppen av aktivitet i samband med den ursprungliga rörelsen. I motsats, eftersom deltagaren är i en stabil hållning vid tidpunkten för stimulans framväxt i den framväxande mål paradigm, systemkameror är lätt urskiljs, även på en trial-by-trial basis.
De tre mest kritiska aspekterna till det framväxande målparadigmet är användningen av underförstådda rörelse bakom ett hinder (3.1.3), säkerhet för tidpunkten för målutseendet (3.1.4), och full måluppkomst bakifrån en occluder (3.1.5). Av dessa tre aspekter spekulerar vi i att användningen av underförstådda rörelse är den viktigaste. Implicit rörelse ger starka signaler i rörelse-relaterade områden i den dorsala visuella ström som är omöjlig att skilja från dem som produceras av synliga rörliga mål14. Vi spekulerar att, när det kombineras med en sådan underförstådd rörelse, skapar det plötsliga utseendet på det framväxande målet under hindret en starkare visuell övergående än i det statiska målparadigmet. Vårt genomförande av det framväxande målparadigmet införlivade också en hög grad av försökssäkerhet om den tidpunkt då målet skulle dyka upp igen. Försvinnandet och efterföljande uppkomsten av målet bakom barriären kan liknas vid ett 'mellanrumsintervall' mellan offset av en central fixering eller håll stimulans och presentation av ett perifert mål, som också påskyndar nå reaktionstider15 och främjar uttryck för uttryckliga saccades16, som är en annan typ av snabb visuomotor svar. Slutligen är det viktigt att det mål som kommer fram bakom barriären presenteras i sin helhet, snarare än att presenteras som glider från bakom barriären. Var målet att glida förbi barriären, den tidigaste stimulansen tillgängliga för det visuella systemet skulle vara en "halvmåne" stimulans som skulle sakna de lägre rumsliga frekvenser kända för att främja tidigare och starkare uttryck för lem SLRs10. Utöver dessa kritiska steg är det viktigt att placera avsättningsmöjligheterna för de framväxande målen på platser som är associerade med den föredragna eller icke-föredragna riktningen av muskeln(arna) under studie. Att införa en bakgrund lastning kraft för att öka aktiviteten av muskeln av intresse är också fördelaktigt i detektion av limb systemkameror.
När det gäller felsökning, är det absolut nödvändigt att se till att tiden för målet uppkomsten är känd på varje rättegång, med tanke på den korta latensen av extremiteten SLR. Detta är särskilt viktigt för digitala bildskärmar displayer, som systematiskt kan framkalla variabel fördröjningar i tiden för stimulans presentation som kan äventyra korrekt anpassning av muskelaktivitet till kritiska händelser. Före varje implementering av det framväxande målexperimentet, och oavsett typ av visuell visning, uppmuntrar vi användningen av flera fotodioder för att registrera tidpunkten för stimulansutseende på flera skärmplatser (t.ex. på den osynliga platsen som refereras i 3.1.6, och på de platser där T1 kommer att dyka upp). Om intervallet mellan stimulans utseende på dessa två platser är invariant över prövningar, då fotodioden på den osynliga platsen kan fungera som en proxy för T1 utseende under själva experimentet, efter justering för eventuella eftersläpningar som är specifika för de olika platser där T1 kan visas. Vi uppmuntrar också nära "on-line" övervakning av EMG-aktivitet under experimentet, att titta på eventuella förändringar i bakgrunds-EMG-aktivitet före måluppkomst, eller till förändringar i EMG-aktivitet i samband med att nå rörelser i motsats från muskelns föredragna rörelseriktning.
Det finns ett antal sätt på vilka det framväxande målet paradigm skulle kunna ändras och gör det kan ytterligare förståelsen av sensoriska, kognitiva och rörelserelaterade faktorer som påverkar det snabba visuomotoriska systemet. Här instruerade vi försökspersonerna att förbereda sig för att gå mot (en pro-reach) eller bort (en anti-reach) från det framväxande målet. Som förväntat från tidigare resultat9, konsolidering av denna instruktion aktiverat ämnen att dämpa SLR magnitud utan att ändra SLR timing. Detta visar att de neurala centra medla slr kan förinställas av högre ordning områden upprättande uppgift satt, före målet uppkomst. Det finns många andra dimensioner där uppgiften skulle kunna ändras för att manipulera kognitiva faktorer, till exempel genom att ändra förutsägbarheten för målutseende i endera tiden (dvs. att göra tidpunkten för uppkomsten mindre förutsägbar) eller utrymme (dvs. partisk måluppkomst på ena eller andra sidan, eller ge endogena ledtrådar för att indikera sidan av uppkomsten). Manipulationer av det framväxande målets sensoriska parametrar (t.ex. kommer hastigheten, kontrasten, storleken eller färgen på den framväxande stimulansen, eller närvaron av konkurrerande distraktorer) också att ge insikter i underliggande substrat. Presentera en statisk snarare än att flytta mål under barriären skulle också hjälpa tolka effekterna av mål rörelse kontra tidsmässiga förutsägbarhet på robusthet av extremiteten SLR. Slutligen, ur ett motoriskt perspektiv, ramen för den framväxande målparadigmet kan utvidgas till bilaterala nå rörelser och etablera förekomsten av robusta systemkameror på övre extremiteten muskler potentierar undersökningen fördelningen av sådana signaler till andra bålen eller lem muskler.
En av de begränsningar som är förknippade med detta paradigm, kanske paradoxalt nog, är i vilken grad nå RTs förkortades. Våra SLR-detektionskriterier liknade som användetidigare 12, när vi körde separata tidsserie ROC-analyser för de kortare eller längre än median-RT-grupperna. Detta kräver en viss grad av varians i räckviddS RTs, och i praktiken har vi funnit att nå RTs är kortare och mindre varierande i den framväxande målparadigmet jämfört med den statiska paradigm (279 +/- 58 ms (statisk); 207 +/- 34 ms (framväxande mål)). I själva verket var RTs ibland förkortas till en sådan grad att rörelse-relaterade volley av EMG verksamhet ofta blandas in i SLR intervallet. Följaktligen steg tidsserierna ROC ofta direkt från värden nära 0,5 till värden nära 1,0, utan att visa den korta minskningen efter den SYSTEMKAMERA som krävdes för detektering i ref.8 (se figur 4, deltagare 1,2,4,5). Ännu viktigare är att den mindre RT-variansen är skadlig för detektionen av lutning (Figur 1c); varvid bristande variabilitet i RTs kan leda till lägre nivåer av systemkameror som kan upptäckas. Vi förväntar oss att detektionskriterierna för systemkameror kan fortsätta att utvecklas och sannolikt måste optimeras till detaljerna i uppgiften. Andra uppgiftsmanipulationer, kanske genom att öka den tidsmässiga osäkerheten i mål åter uppstod eller kräver att försökspersoner vänta med att flytta för ett kort intervall efter mål uppkomst (t.ex., genom att vänta på det uppvckna målet att ändra färg), kan bidra till att öka medelvärdet och variansen av nå RTs och separat rekrytering under SLR intervallet från den som är associerad med rörelse debut. En andra begränsning, som inte har undersökts, kan vara att vissa deltagare inte kan uppvisa en SLR i den framväxande målparadigmet. Vi inser att vårt urval är litet och framtida studier bör använda det framväxande målet paradigm på större populationer.
Som avslutning erbjuder det framväxande målparadigmet en mer tillförlitlig teknik för att framkalla slr,- -jämfört med paradigm med hjälp av statiska mål. Ramen för det framväxande målparadigmet kommer att främja studien av snabba visuomotoriska svar, genom att tillhandahålla ett sätt att få ett robust uttryck för systemkameror i armar och ben. Det är särskilt anmärkningsvärt att alla de resultat som rapporterats här erhölls med ytan inspelningar, eftersom detta kommer att möjliggöra studier av systemkameror i populationer som kan vara mindre mottagliga för intramuskulär inspelning, som de unga, äldre, eller sjuka. Vi förväntar oss också att det framväxande målparadigmet skulle kunna utvidgas till djurstudier på icke-mänskliga primater och kombineras med neurofysiologiska tekniker för att utforska potentiella neurala substrat. Tillsammans med framtida arbete hos människor som snabbt kan utforska de många sensoriska, kognitiva och motoriska dimensionerna av uppgiften, bör det framväxande målparadigmet potentiera hypotesdrivna utforskningar av det snabba visuomotoriska systemet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har inget att avslöja.
Acknowledgments
Detta arbete stöds av en Discovery Grant till BDC från Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC; RGPIN 311680) och ett driftsbidrag till BDC från Canadian Institutes of Health Research (CIHR; MOP-93796). RAK stöddes av en Ontario Graduate Scholarship, och ALC stöddes av en NSERC CREATE bidrag. Den experimentella apparatur som beskrivs i detta manuskript stöddes av Canada Foundation for Innovation. Ytterligare stöd kom från Canada First Research Excellence Fund (BrainsCAN).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Bagnoli-8 Desktop Surface EMG System | Delsys Inc. | Another reaching apparatus may be used | |
| Kinarm End-Point Robot | Kinarm, Kingston, Ontario, Canada | Another reaching apparatus may be used | |
| MATLAB (version R2016a) Stateflow and Simulink applications | The MathWorks, Inc., Natick, Massachusetts, United States | ||
| PROPixx projector | VPIXX Saint-Bruno, QC, Canada | This is a custom built addon for the Kinarm. Other displays may be used. Resolution: 1920 x 1080. Standard viewing monitors may also be used. |
References
- Veerman, M. M., Brenner, E., Smeets, J. B. J. The latency for correcting a movement depends on the visual attribute that defines the target. Experimental Brain Research. 187 (2), 219-228 (2008).
- Soechting, J. F., Lacquaniti, F. Modification of trajectory of a pointing movement in response to a change in target location. Journal of Neurophysiology. 49 (2), 548-564 (1983).
- Day, B. L., Lyon, I. N. Voluntary modification of automatic arm movements evoked by motion of a visual target. Experimental Brain Research. 130 (2), 159-168 (2000).
- Gaveau, V., et al. Automatic online control of motor adjustments in reaching and grasping. Neuropsychologia. 55 (1), 25-40 (2014).
- Day, B. L., Brown, P. Evidence for subcortical involvement in the visual control of human reaching. Brain A Journal of Neurology. 124, Pt 9 1832-1840 (2001).
- Pruszynski, A. J., et al. Stimulus-locked responses on human arm muscles reveal a rapid neural pathway linking visual input to arm motor output. European Journal of Neuroscience. 32 (6), 1049-1057 (2010).
- Corneil, B. D., Olivier, E., Munoz, D. P. Visual responses on neck muscles reveal selective gating that prevents express saccades. Neuron. 42 (5), 831-841 (2004).
- Wood, D. K., Gu, C., Corneil, B. D., Gribble, P. L., Goodale, M. A. Transient visual responses reset the phase of low-frequency oscillations in the skeletomotor periphery. European Journal of Neuroscience. 42 (3), 1919-1932 (2015).
- Gu, C., Wood, D. K., Gribble, P. L., Corneil, B. D. A Trial-by-Trial Window into Sensorimotor Transformations in the Human Motor Periphery. Journal of Neuroscience. 36 (31), 8273-8282 (2016).
- Kozak, R. A., Kreyenmeier, P., Gu, C., Johnston, K., Corneil, B. D. Stimulus-locked responses on human upper limb muscles and corrective reaches are preferentially evoked by low spatial frequencies. eNeuro. 6 (5), (2019).
- Kowler, E. Cognitive expectations, not habits, control anticipatory smooth oculomotor pursuit. Vision Research. 29 (9), 1049-1057 (1989).
- Goonetilleke, S. C., et al. Cross-species comparison of anticipatory and stimulus-driven neck muscle activity well before saccadic gaze shifts in humans and nonhuman primates. Journal of Neurophysiology. 114 (2), 902-913 (2015).
- Franklin, D. W., Reichenbach, A., Franklin, S., Diedrichsen, J. Temporal evolution of spatial computations for visuomotor control. Journal of Neuroscience. 36 (8), 2329-2341 (2016).
- Krekelberg, B., Vatakis, A., Kourtzi, Z. Implied motion from form in the human visual cortex. Journal of Neurophysiology. 94 (6), 4373-4386 (2005).
- Gribble, P. L., Everling, S., Ford, K., Mattar, A. Hand-eye coordination for rapid pointing movements: Arm movement direction and distance are specified prior to saccade onset. Experimental Brain Research. 145 (3), 372-382 (2002).
- Paré, M., Munoz, D. P. Saccadic reaction time in the monkey: advanced preparation of oculomotor programs is primarily responsible for express saccade occurrence. Journal of Neurophysiology. 76 (6), 3666-3681 (1996).
