Perceptuel-motorisk interaktion for at forbedre bimanuel koordination efter slagtilfælde (Bimanual)

Overordnede materialer og metoder: De foreslåede eksperimenter vil følge det generelle mønster, vi har brugt i tidligere adfærdsmæssige psykofysiske undersøgelser hos personer med og uden slagtilfælde. Et kontrolleret virtuelt miljø, der registrerer armens kinematik og tillader bevægelsesinteraktion i realtid med en virtuel motoropgave, vil blive brugt. Et program, der integrerer motion capture-system (Acsention Technology TrakSTAR) og MATLAB-baseret GUI-gaming-miljø tillader sporing af de to arme, eksperimentator-kontrol til specifik manipulation såsom positionen af ​​den virtuelle klods, målgab, relative bidrag fra armene og kortlægning af hver armbevægelse til bevægelsen af ​​den virtuelle klods for at give feedback i realtid og efter respons. Deltagerne vil blive siddende i en justerbar stol med front mod en computerskærm med deres bagagerum fastspændt til stolen. Deres arme vil være fuldstændig understøttet på en lavfriktionsbordplade og frit til at bevæge sig i det vandrette (X-Y) plan med minimal modstand. En uigennemsigtig skærm vil blokere deltagernes direkte syn af deres arme. Magnetiske markører vil blive fastgjort til deres hænder lige proksimalt i forhold til håndleddet og positionen af ​​markørerne kortlagt til en virtuel mursten vist på computerskærmen. Den motoriske opgave er at flytte den eller de virtuelle klodser til et eller flere virtuelle målgab(er) på computerskærmen ved at flytte begge arme i 2D (X-Y) plan på lavfriktionsbordet. Mens visuel feedback i realtid af klodsen er tilgængelig, kan klodsen ikke mærkes haptisk. Fra et perceptuelt perspektiv, i uafhængig måltilstand, flytter hver arm sin egen virtuelle klods til målgabet. I fællesmålstilstand blev en fælles klods flyttet på computerskærmen til et målvindue ved forudbestemt vægtning af hver armbevægelse.

Inden eksperimenterne påbegyndes, vil deltagerne nå med den paretiske arm i tre forskellige retninger (135º, 90º og 45º i forhold til vandret) for at registrere den maksimale rækkevidde for to forsøg i hver retning. Den mindste rækkevidde på tværs af de tre retninger vil blive brugt til at kalibrere start- og slutpositionen af ​​målspalterne. Målvinduets position vil blive placeret ved 70 og 90 % af den maksimale rækkevidde, orienteret i 45º, 90º og 135º i forhold til vandret. Fra et motorisk udførelsesperspektiv vil bimanuel nåelse til 90º-målet kræve spejlbevægelser af de to arme i fremadgående retning. At nå til 45º og 135º mål vil kræve parallelle bevægelser af de to arme i disse retninger. Spejl- og parallelle bevægelser har vist sig at kræve forskellige motoriske kontrolstrategier såvel som forskellige niveauer af transcallosal inhibering, og er derfor blevet inkluderet i denne undersøgelse.

Procedurer: Deltagerne vil komme til laboratoriet for en baseline-evaluering for at bestemme berettigelsen til at deltage i den eksperimentelle protokol. Under denne baseline-evaluering vil vi udføre følgende tests: (1) Fugl-Meyer-undersøgelse, (2) Mini-mental skala, (3) Test for hemineglect ved hjælp af en linje-bisektionstest, (4) Western Aphasia Battery til patienter med Afasi (5) TMS-sikkerhedsspørgeskema, (6) MR-sikkerhedsspørgeskema, (7) Box- og bloktest samt (8) Penn Neurokognitiv vurdering.

Når patienterne kvalificerer sig til undersøgelsen, vil de komme til laboratoriet til tre separate sessioner. De første to sessioner vil være adfærdsmæssige sessioner, mens den tredje session vil være en neuroimaging session.

Under den første adfærdssession vil deltagerne blive testet for bimanuel koordinering i to forskellige opgaver - virtual reality (VR) baserede opgaver og opgaver i den virkelige verden. I den VR-baserede opgave vil vi teste i alt 240 forsøg under forskellige forhold for at opnå en baseline præstationsdata. Vi vil også få deltagerne til at udføre et batteri af bimanuelle opgaver fra den virkelige verden. Under den anden session vil vi teste effekten af ​​to forskellige perceptuelle signaler på bimanuel koordination. Under mål 2-eksperimenter vil deltagerne blive instrueret i at "flytte" en fælles virtuel klods med begge arme til målvinduerne i tre retninger (spejl-90º; parallel-45º og 135º) uden at vippe klodsen inden for en mål-MT på 800 millisekunder- 1.2 sekunder. Deltagerne vil gennemføre fire 60-prøveblokke i en pseudorandom rækkefølge. Hver blok vil bestå af en særskilt opgavetilstand afhængig af arten af ​​de perceptuelle signaler, der gives.

Betingelse 1 vil ligne den bimanuelle tilstand med fælles mål i Mål 1, hvor de vil transportere en fælles virtuel blok fastgjort i vandret position til tre mål i pseudotilfældig rækkefølge. Stangens bevægelse vil være et uvægtet gennemsnit af de to armbevægelser; dvs. hver arm vil bidrage til 50 % af den virtuelle stangbevægelse (50-50 vægtning). For betingelse 2 vil vægtningskoefficienterne for de to arme være ens (dvs. 50-50); og den virtuelle klods vil vippe i retning af den efterslæbende arm proportionalt med den relative tidsforskydning mellem armene. Operationel definition af relativ tidsforsinkelse: Relativ tidsforsinkelse er anderledes end absolut tidsforsinkelse. Relativ tidsforskydning er tidsforskydningen mellem den relative timing af hver arm inden for dens bane. For at illustrere, hvis venstre og højre arm bidrager til 70 og 30 % af murstensbevægelsen, vil den relative tidsforsinkelse ved midterbevægelsen være nul, hvis venstre og højre arm har dækket halvdelen af ​​deres respektive baner. Derfor er relativ tidsforsinkelse påvirket af den tidsmæssige såvel som rumlige komponent af hver arms bevægelse. Samtidig og efter-svar feedback om hældningen og stien for den virtuelle klods vil blive givet efter hvert forsøg.

Betingelse 3 vil ligne blok 1 (blok fastgjort i vandret position), men armvægtningen vil være 70-30. Betingelse 4: Ud over "tilt"-feedbacken om den relative tidsforsinkelse, vil hver arm være differentielt vægtet - dvs. den paretiske arm vil have en højere vægtningskoefficient sammenlignet med den ikke-paretiske arm. Specifikt vil den paretiske arm bidrage til 70 % af den virtuelle klodsbevægelse, mens den ikke-paretiske arm vil bidrage til 30 % af den virtuelle klodsbevægelse. 20 forsøg med bimanuel rækkevidde i hver retning (90º; 45º og 135º) vil blive gennemført i pseudotilfældig rækkefølge.