Transkraniyal Manyetik Uyarım, Elektromiyografi, Hareket Yakalama ve Sanal Gerçeklik kullanma İnsan Motor Kontrol incelenmesi için çok fonksiyonlu Kur

Aşağıdaki deneyin genel amacı, insan biyomekanik çalışmaları sırasında kaydedilen birden fazla veri akışını senkronize etmek için kullanılan genel bir tekniği örneklendirmektir. Bu, iki veya daha fazla sistem tarafından bağımsız olarak kaydedilebilen analog bir senkronizasyon olayı oluşturmak için elektromiyografik ve hareket yakalama sinyallerinin kullanılmasıyla gerçekleştirilir. İkinci bir adım olarak, bu olayı her bir kayıt cihazı için uygun sinyallere dönüştüren basit devre bileşenleri tasarlanabilir.

Ardından, tüm sinyalleri senkronize etmek amacıyla, bağımsız olarak kaydedilen sinyallerdeki senkronizasyon olaylarını geçici olarak hizalamak için analiz yazılımı kullanın. Sonuçlar, çeşitli biyomekanik sinyallerin ilgili veri kayıt sistemlerinin örnekleme frekansları dahilinde geçici olarak hizalanabildiğini göstermektedir; bu durum, nöromüsküler kontrolü incelemek için insan doğal hareketlerine ilişkin zengin bir deneysel veri setinin toplanmasına olanak tanır. Motor kontrol ve biyomekanik alanlarında, laboratuvar ortamında doğal insan hareketleri incelenerek en iyi şekilde yanıtlanabilecek çok sayıda karmaşık soru bulunmaktadır.

Burada, birden fazla fizyolojik sinyalin eş zamanlı olarak kaydedildiği davranışsal görevleri tanımlamak için sanal gerçeklik kullanma yöntemini açıklıyoruz. Sanal gerçeklik tabanlı bir deneysel düzeneğin, donanım tabanlı davranış düzenekleri gibi mevcut yöntemlere göre avantajı, farklı deneylere ve katılımcıların kendine özgü anatomilerine çok hızlı bir şekilde uyarlanabilmesidir. Davranışsal deneyler sırasında, elektromiyografi ve hareket yakalama gibi davranışı niceliklendiren birkaç sinyalin eş zamanlı olarak kaydedilmesi yaygın bir uygulamadır.

Yöntemimiz, birden fazla üretici arasında uyumlu olan özel bir senkronizasyon birimi kullanarak, bu sinyallerin zamansal hizalanması sorununa bir çözüm sunmaktadır. Amplifikatörler, ön amplifikatörler, sensör kabloları ve sensör pedleri dahil olmak üzere tüm EMG ekipmanları arasındaki gerekli tüm elektriksel bağlantıları, üretici spesifikasyonlarına uygun olarak yaparak başlayın. Tutarlı ve düşük elektrot-cilt empedans değerleri sağlamak için her bir elektrot bölgesini temizleyin.

Ardından, denekten ilgilenilen münferit kasların izometrik kontraksiyonlarını gerçekleştirmesini isteyin ve EMG elektrotlarını kas kontraksiyonunun palpe edilen konumunun üzerine sabitleyin. Aktif bölgelerin kas lifleri boyunca olan yönelimini göz önünde bulundurun. Toprak elektrodunu C7 vertebrası üzerindeki cilde yerleştirin.

Sinyal kalitesini test etmek için, denek ilgili her bir kası kastığında bilgisayar üzerindeki yükseltilmiş EMG sinyallerini inceleyin. Son olarak, davranışsal görev için gerekli olan kas kasılmaları sırasında EMG sinyalleri doyuma ulaşırsa yükseltme kazançlarını düşürün. Hareket takip kameralarını üretici talimatlarına göre kalibre ederek başlayın.

Aktif LED sensörlerini kol eklemleri yakınındaki kemik belirteçlerine ve parmak, el bileği, omuz ve göğüs yakınındaki diğer ilgi çekici anatomik noktalara bantlayın. Sanal ortamdaki bakış açısını belirlemek için sanal gerçeklik veya VR başlığına başka bir LED sensörü takın. Ardından her bir LED'i, kablosuz sürücü ünitesine bağlı olan bir kablo demetine bağlayın.

Sürücü ünitesini açın ve tüm LED'lerin doğru şekilde aydınlatıldığından emin olun. Son olarak, senkronizasyon LED'ini denekten uzak ancak hareket yakalama kameralarının net görüş alanı içerisinde bir konuma yerleştirin. İlk olarak, bobinin doğru yerleştirilmesini sağlamak için transcranial manyetik stimülasyon veya TMS cihazını ve yazılımını kalibre edin.

Bunu yapmak için, TMS bobinlerini NAS preauriküler noktalar ve burun ucu gibi anatomik işaretçilerle eşleştirin. Bunun için bir kalibrasyon işaretçisi kullanın. Ardından, motor uyarılmış potansiyeller veya mep'ler için en yüksek genliği oluşturan korteksteki TMS duyarlı bölgeleri belirlemek amacıyla hotspot tekniklerini uygulayın.

En düşük stimülasyon amplitüdü ile, kalibre edilmiş stereotaksik kayıt ekipmanı ve yazılımını kullanarak denekle kafa derisindeki en iyi stimülasyon bölgesinin konumunu kaydedin. Son olarak, seçilen konumdaki stimülasyon amplitüdünü, %50 oranında en az 50 microvolt'luk mep'ler uyarılana kadar düşürerek deneğin eşiğini ölçün. İlk olarak, davranışsal görev için VR ortamını üretici protokolüne göre kurun.

Kulaklıkla ve hareket takip sistemi programıyla uyumlu ticari VR yazılımı kullanılarak gerçekleştirilir. Senkronizasyon ve ilgilenilen belirli olayların işaretlenmesi için paralel port üzerinden dijital çıktılar alınır. VR çıktısını, uygun konnektörlü kablolar kullanarak senkronizasyon devresine ve senkronize edilecek diğer ekipmanlara bağlayın.

Deneğe, VR ortamında gerçekleştireceği görevin gereklilikleri hakkında bilgi verin. Denekten, görüş alanında belirdiklerinde küresel hedefleri işaretlemesini isteyin. Denek görevi anladıktan ve pratik yapma şansı bulduktan sonra, tek bir VR senkronizasyon denemesi boyunca EMG hareket yakalama verilerinin ve senkronizasyon sinyallerinin kaydını başlatın.

Yazılım, üst ekstremite hareketleri sırasında meydana gelen nöromüsküler aktiviteyi gösteren sinyalleri kaydetmek için EMG cihazını tetikler. Ayrıca, sürekli hareket verilerini kaydetmek için hareket yakalama cihazını tetikler. Bu sinyal, EMG ve hareket yakalama verilerini senkronize etmek için kullanılabilir.Burada.

Tek bir görev için 24 deneme boyunca elde edilen ortalama açısal kinematik ve dinamikler ile bunlarla ilişkili sürekli ve anlık nöromüsküler aktivite gösterilmiştir. Sanal gerçeklik tarafından sağlanan bu çok boyutlu veri setleri, araştırmacıların spesifik insan motor kontrol mekanizmalarını incelemesine olanak tanıyacaktır. Bu videoyu izledikten sonra, EMG ve hareket yakalama gibi insan hareket deneyleri sırasında kaydedilebilen birden fazla veri akışının nasıl senkronize edileceğine dair genel bir anlayışa sahip olmalısınız. Bu prosedür, elektroensefalografi gibi ek sistemleri içerecek şekilde genişletilebilir.

Ayrıca, periferik sinirlerin elektriksel stimülasyonu, geliştirilmesinin ardından duyusal geri bildirimin motor kontrole olan katkısını değerlendirmek için de kullanılabilir. Bu teknik, nörobilimcilerin inme veya omurilik yaralanması gibi hareket bozuklukları olan bireylerde nöral kontrollü hareketlerdeki değişiklikleri araştırmalarının yolunu açmıştır.