Robotisk forstærket mental praksis

Denne undersøgelse består af eksperimenter på to ikke-på hinanden følgende dage i Human Neuromuscular Physiology Laboratory placeret i Biological Sciences/Applied Physiology Building of Georgia Tech. Hvis forsøgspersoner kvalificerer sig og accepterer at deltage i denne undersøgelse, vil forsøgspersonerne blive bedt om at læse og underskrive samtykkeerklæringen. Hele proceduren vil vare omkring 3 timer om dagen, inklusive forberedelse. Forsøgspersonerne kommer til laboratoriet på to separate dage med de samme opgaver. Den første dag vil tjene som bekendtskab med de samme opgaver som den anden dag. Forsøgspersonerne vil udføre følgende eksperiment. Individer vil sidde oprejst og slappe af i deres hænder og skuldre. Højre skulder vil blive fastgjort med puder til overarmen for at forhindre skulderfleksion/ekstensionsbevægelse. Højre hånd og underarm hviler på en plade skjult under et bord. Robotprotesen vil blive placeret på bordet, som man normalt ville placere sin egen arm på bordet. Der vil ikke være nogen fysisk forbindelse mellem hånden og robotprotesen. Forsøgspersonerne vil aktivere et par af den forreste del af skuldermusklerne og den øverste del af brystmusklerne for at foretage en gribende bevægelse af robotprotesen. For at lave en frigørende bevægelse af protesen vil forsøgspersonerne aktivere et par af den bagerste del af skuldermusklerne og rygmusklerne. Muskelaktivitet vil blive registreret med to små sensorer på hver muskel. Forsøgspersonerne vil øve sig i aktiveringen af ​​hvert muskelpar, mens de ser signalet på en monitor. I hvert par vil der blive brugt et klarere signal til at styre robotcifrene. Kun sunde forsøgspersoner: Sunde forsøgspersoner udfører følgende opgaver A-F. [A: Hvile] Forsøgspersoner vil slappe af i musklerne uden fysisk eller kognitiv anstrengelse, mens de stirrer på den slukkede skærm. [B: Robotisk handlingsobservation] Forsøgspersonerne vil slappe af i musklerne og fokusere på at observere de computerstyrede greb og frigivelseshandlinger (2 s i hver bevægelse) af robotprotesen. [C: Visuelt MI] Forsøgspersonerne vil slappe af i musklerne og udføre konventionelle visuelle mentale billeder (MI). Med vejledning af lydinstruktion vil forsøgspersonerne forestille sig grebet og slipbevægelserne med højre arm i 2 sek. i hver bevægelse i deres sind. Der vil ikke være nogen proksimal muskelkontraktion. [D: Kinæstetisk MI] Den samme MI-procedure som Opgave C vil blive udført, bortset fra at forsøgspersonerne vil fokusere på den kinæstetiske fornemmelse, der blev følt med de forestillede bevægelser. [E: Robotisk forstærket praksis (se nedenfor detaljeret beskrivelse)] Forsøgspersonerne vil udføre robotisk forstærket mental praksis for at gribe og slippe bevægelser med aktiveringskontrol af de proksimale muskler. Under denne opgave vil forsøgspersonerne også forestille sig den kinæstetiske fornemmelse, der blev følt med de tilsvarende bevægelser med højre arm. [F: Proksimal muskelkontraktion med visuel feedback fra en virtuel robot] Forsøgspersonerne vil udføre opgave E med visuel feedback af virtuelle robothandlinger i 2D på en skærm. [G: Robotisk udvidet praksis uden MI] Emner vil udføre opgave E uden MI. Som en reaktionsopgave vil forsøgspersonerne bøje pegefingeren, så snart de hører et auditivt signal. Kun personer efter slagtilfælde: Opgaver C [Visuel MI], E [Robotisk forstærket mental praksis] og A [Rest] ovenfor udføres af personer efter slagtilfælde med hemiparese i højre side, som frivilligt kan aktivere fingre og proksimale muskler. Som en reaktionsopgave vil forsøgspersonerne bøje pegefingeren, så snart et auditivt signal høres. TMS (både raske forsøgspersoner og personer efter slagtilfælde): Under de ovennævnte opgaver vil hjernestimulering (kaldet TMS) blive påført over den motoriske cortex i venstre hjernehalvdel. TMS-proceduren vil følge den, der blev brugt i de tidligere undersøgelser af efterforskerne. En TMS-spole vil blive placeret over et præcist punkt i hovedbunden, hvor efterforskerne vil stimulere hjernen til at få musklen til at bevæge sig. Efterforskerne vil fortælle forsøgspersonen, hvornår stimulationsdelen af ​​proceduren er ved at begynde. Den første del af proceduren vil være at finde det område af hjernen, der styrer musklerne. Disse efterforskere vil placere TMS-spolen på hovedet og vil give forsøgspersonen en række stimulationer (kaldet magnetiske impulser). Når først stedet, der styrer musklerne, er identificeret, vil efterforskerne finde den mindste mængde stimulation, der er nødvendig for at aktivere hvilemusklerne. Anden del af proceduren vil være at fremkalde muskelkontraktion med TMS i hvile og under de ovenfor beskrevne opgaver. Efterforskerne vil anvende enkelt-puls og parret-puls TMS med 5-sekunders intervaller eller mere. Robotisk forstærket praksis (Opgave E og F ovenfor): En person vil bruge proksimale muskelsammentrækninger til at bøje og udvide robotprotesens cifre for at udføre en greb-frigivelsesopgave. 1) Tag fat. Individet vil aktivere de proksimale muskler som for en apporterende bevægelse (den bageste del af skuldermuskulaturen og rygmusklerne) i 2 sek. Denne muskelaktivering styrer protesen til at bøje cifrene for at gribe en cylinderformet genstand. 2) Slip. Individet vil slappe af de ovennævnte aktiverede proksimale muskler og aktivere de proksimale muskler, som for en rækkende bevægelse (den forreste del af skuldermusklerne og den øverste del af brystmusklerne) i 2 sek. Denne muskelaktivering styrer protesen for at udvide cifrene for at frigive objektet. Efter at have sluppet genstanden vil individet slappe af de proksimale muskler. Individet vil gentage denne sekvens, mens han observerer og hører protesens handlinger. Accelerationssignalet vil blive brugt til at bestemme den lille forskydning af overarmen. EMG af underarms- og håndmuskler vil blive overvåget for at sikre, at disse muskler er afslappet under proksimal muskelaktivering.