Percepčně-motorická interakce ke zlepšení bimanuální koordinace po mrtvici (Bimanual)

Celkové materiály a metody: Navrhované experimenty se budou řídit obecným vzorem, který jsme použili v předchozích behaviorálních psychofyzikálních studiích u jedinců s mrtvicí a bez mrtvice. Bude použito řízené virtuální prostředí, které zaznamenává kinematiku paže a umožňuje interakci pohybu v reálném čase s virtuální motorickou úlohou. Program integrující systém zachycení pohybu (Acsention Technology TrakSTAR) a herní prostředí GUI založené na MATLABu umožňuje sledování dvou ramen, ovládání experimentátora pro specifickou manipulaci, jako je poloha virtuální kostky, cílová mezera, relativní příspěvek ramen a mapování. od každého pohybu paže k pohybu virtuální kostky, aby byla zajištěna zpětná vazba v reálném čase a po odezvě. Účastníci budou usazeni na nastavitelné židli čelem k počítačovému monitoru s trupem připoutaným k židli. Jejich paže budou zcela podepřeny na desce stolu s nízkým třením a budou se volně pohybovat v horizontální (X-Y) rovině s minimálním odporem. Neprůhledná obrazovka zakryje účastníkům přímý výhled na jejich paže. Magnetické značky budou připevněny na ruce těsně proximálně k zápěstnímu kloubu a pozice značek bude mapována na virtuální kostku zobrazenou na obrazovce počítače. Úkolem motoru je přemístit virtuální kostku(y) do virtuální cílové mezery(y) na obrazovce počítače pohybem obou ramen v rovině 2D (X-Y) na stole s nízkým třením. I když je k dispozici vizuální zpětná vazba cihly v reálném čase, cihlu nelze hmatově cítit. Z percepční perspektivy, v nezávislém cílovém stavu, každé rameno posouvá svou vlastní virtuální kostku do cílové mezery. Ve stavu se společným cílem byla společná cihla přesunuta na obrazovce počítače do cílového okna předem stanoveným vážením každého pohybu paže.

Před zahájením experimentů účastníci dosáhnou paretickou paží ve třech různých směrech (135º, 90º a 45º vzhledem k horizontále), aby zaznamenali maximální dosahovou vzdálenost pro dva pokusy v každém směru. Minimální dosahová vzdálenost napříč třemi směry bude použita pro kalibraci počáteční a koncové polohy cílové mezery. Poloha cílového okna bude umístěna na 70 a 90 % maximální dosahové vzdálenosti, orientovaná pod úhly 45º, 90º a 135º vzhledem k horizontále. Z pohledu provedení motoru bude bimanuální dosažení cíle 90° vyžadovat zrcadlové pohyby dvou paží směrem dopředu. Dosažení cílů 45º a 135º bude vyžadovat paralelní pohyby obou paží v těchto směrech. Ukázalo se, že zrcadlové a paralelní pohyby vyžadují odlišné strategie motorického řízení, stejně jako různé úrovně transcallosální inhibice, a proto byly zahrnuty do této studie.

Postupy: Účastníci přijdou do laboratoře na základní hodnocení, aby se určila způsobilost k účasti v experimentálním protokolu. Během tohoto základního hodnocení provedeme následující testy: (1) Fugl-Meyerovo vyšetření, (2) Mini-mentální škála, (3) Testy na hemineglekci pomocí testu půlení linie, (4) Western Aphasia Battery pro pacienty s Afázie (5) bezpečnostní dotazník TMS, (6) bezpečnostní dotazník MRI, (7) Box a Block test a také (8) Penn neurokognitivní hodnocení.

Jakmile se pacienti kvalifikují pro studii, přijdou do laboratoře na tři samostatná sezení. První dvě sezení budou behaviorální sezení, zatímco třetí sezení bude neurozobrazovací sezení.

Během prvního behaviorálního sezení budou účastníci testováni na bimanuální koordinaci ve dvou různých úkolech – úloze založené na virtuální realitě (VR) a úlohách v reálném světě. V úloze založené na VR otestujeme celkem 240 pokusů za různých podmínek, abychom získali základní údaje o výkonu. Účastníci také provedou řadu bimanuálních úkolů v reálném světě. Během druhého sezení vyzkoušíme vliv dvou různých percepčních vodítek na bimanuální koordinaci. Během experimentů Cíl 2 budou účastníci instruováni, aby „přesunuli“ společnou virtuální kostku oběma pažemi k cílovým oknům ve třech směrech (zrcadlově - 90º; paralelně - 45º a 135º) bez naklánění kostky v rámci cílové MT 800 milisekund - 1,2 sekundy. Účastníci dokončí čtyři 60-ti zkušební bloky v pseudonáhodné objednávce. Každý blok se bude skládat z odlišného úkolu v závislosti na povaze poskytnutých vjemových podnětů.

Podmínka 1 bude podobná bimanuální podmínce se společným cílem v Cíli 1, kde dopraví společný virtuální blok upevněný v horizontální poloze ke třem cílům v pseudonáhodném pořadí. Pohyb tyče bude neváženým průměrem dvou pohybů paží; tj. každé rameno se bude podílet na 50 % pohybu virtuální tyče (50-50 vážení). Pro podmínku 2 budou váhové koeficienty obou ramen stejné (tj. 50-50); a virtuální kostka se nakloní ve směru zaostávajícího ramene úměrně relativnímu časovému zpoždění mezi rameny. Provozní definice relativního časového zpoždění: Relativní časové zpoždění se liší od absolutního časového zpoždění. Relativní časová prodleva je časová prodleva mezi relativním načasováním každého ramene v rámci jeho trajektorie. Pro ilustraci, pokud se levá a pravá paže podílejí na 70 a 30 % pohybu kostky, relativní časová prodleva uprostřed pohybu bude nula, pokud levá a pravá paže překonaly polovinu svých příslušných trajektorií. Relativní časová prodleva je tedy ovlivněna časovou i prostorovou složkou pohybu každé paže. Po každé zkoušce bude poskytnuta souběžná zpětná vazba a zpětná vazba o náklonu a dráze virtuální cihly.

Podmínka 3 bude podobná bloku 1 (blok upevněný ve vodorovné poloze), ale zatížení ramene bude 70-30. Podmínka 4: Kromě „náklonové“ zpětné vazby o relativním časovém zpoždění bude každé rameno rozdílově váženo – tj. paretické rameno bude mít vyšší váhový koeficient ve srovnání s neparetickým ramenem. Konkrétně se paretické rameno bude podílet na 70 % pohybu virtuální kostky, zatímco neparetické rameno bude přispívat k 30 % pohybu virtuální kostky. Bude dokončeno 20 pokusů bimanuálního dosahu v každém směru (90º; 45º a 135º) v pseudonáhodném pořadí.