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Menschenähnliche Robotersteuerungen für verbessertes motorisches Lernen (HRCEML)

21. Mai 2025 aktualisiert von: Jose Pons, Shirley Ryan AbilityLab
Der Zweck dieser Studie besteht darin, ein neues Paradigma zu entwickeln, um zu verstehen, wie Menschen an einem einzelnen und an mehreren Gelenken mit mehreren Kontaktpunkten physisch miteinander interagieren, um Robotersteuerungen zu synthetisieren, die bei der Interaktion mit Menschen menschenähnliches Verhalten zeigen können (z. B. Exoskelett) oder andere Co-Roboter. Die Forscher werden Modelle für einen Eingelenkroboter (d. h. am Sprunggelenk) entwickeln, der seine haptischen Verhaltensinteraktionen bei variablen Impedanzen variieren und in einem Mehrgelenkroboter (d. h. am Knöchel-, Knie- und Hüftgelenk) nachbilden kann. Die Forscher werden Daten von gesunden Teilnehmern und klinischen Populationen sammeln, um einen Controller zu erstellen, der auf unseren Modellen basiert und in den Robotern implementiert werden soll. Anschließend werden die Forscher unsere Modelle mithilfe der Roboter testen, um die Mechanismen zu untersuchen, die einem verbesserten motorischen Lernen bei verschiedenen haptischen Interaktionsverhaltensweisen zwischen Mensch und Mensch zugrunde liegen (z. B. Zusammenarbeit, Wettbewerb und Kooperation. Diese Studie wird an gesunden Teilnehmern, Teilnehmern nach einem Schlaganfall und Teilnehmern mit Rückenmarksverletzung (SCI) durchgeführt.

Studienübersicht

Status

Rekrutierung

Bedingungen

Intervention / Behandlung

Detaillierte Beschreibung

Die Forscher werden untersuchen, wie die Aufgabenleistung und motorische Leistung von Individuen in dyadischen physischen Interaktionen beeinflusst werden durch 1) unterschiedliche Verhaltensinteraktionsbedingungen (d. h. Soloaufgabe, Kollaborationsaufgabe, Wettbewerbsaufgabe oder Kooperationsaufgabe); 2) die haptische Impedanz oder Steifheit der virtuellen Verbindung zwischen dyadischen Peers (d. h. harte Verbindung, mittlere Verbindung oder weiche Verbindung); und 3) das Fähigkeitsniveau des anderen Partners (z. B. Anfänger oder Experte). Die Forscher werden sowohl einen Knöchelroboter (M1-Gerät) als auch ein bilaterales Exoskelett der unteren Extremitäten (H3/X2-Gerät) verwenden und EMG- und EEG-Daten sammeln.

Für Experiment A werden die Forscher gesunde Freiwillige (n = 180) rekrutieren, um in dyadischen Paaren zu arbeiten. Mit den gesammelten Daten werden die Forscher modellieren, wie Menschen Kraft und Impedanz anpassen und Rollen teilen/spezialisieren während verschiedener dyadischer Interaktionsverhaltensweisen, und dieses Wissen nutzen, um Robotersteuerungen zu entwickeln, die Bewegungsfehler und Kraftanpassung für eine verbesserte motorische Leistung nachahmen.

Für Experiment B werden die Forscher gesunde Freiwillige (n = 180), Teilnehmer nach Schlaganfall (n = 72) und Teilnehmer nach SCI (n = 72) rekrutieren, um in dyadischen Paaren innerhalb jeder Population zu arbeiten. Die Ermittler testen die Robotersteuerungen anhand der Modelle für mechanische Anpassung und Rollenteilungsstrategien zwischen Gleichaltrigen basierend auf Experiment A. Die Ermittler werden auch Bewegungsfehler und Kraftanpassungen bei Einzelgelenken und Mehrgelenken im Hinblick auf eine verbesserte Motorleistung überwachen. Die Forscher werden beurteilen, ob die Robotersteuerungen einen „haptischen Turing-Test“ bestehen können, wodurch sie von menschlichen Kollegen nicht mehr zu unterscheiden sind. Es wird ein strukturelles MRT erstellt, das für die EEG-Quellenanalyse verwendet wird.

Für Experiment C werden die Forscher die Robotersteuerungen präsentieren, indem sie mit Teilnehmern nach Schlaganfall (n = 20) und Teilnehmern nach SCI (n = 20) mit den eingelenkigen und mehrgelenkigen Hilfsrobotern interagieren, um motorisches Lernen und Funktion zu beobachten Ergebnisse mit 10 Trainingseinheiten pro Roboter.

Studientyp

Interventionell

Einschreibung (Geschätzt)

764

Phase

  • Unzutreffend

Kontakte und Standorte

Dieser Abschnitt enthält die Kontaktdaten derjenigen, die die Studie durchführen, und Informationen darüber, wo diese Studie durchgeführt wird.

Studienkontakt

Studieren Sie die Kontaktsicherung

Studienorte

  • Vereinigte Staaten
    • Illinois
      • Chicago, Illinois, Vereinigte Staaten, 60611
        • Rekrutierung
        • Shirley Ryan AbilityLab
        • Kontakt:
        • Kontakt:
        • Hauptermittler:
          • Jose Pons, Ph.D

Teilnahmekriterien

Forscher suchen nach Personen, die einer bestimmten Beschreibung entsprechen, die als Auswahlkriterien bezeichnet werden. Einige Beispiele für diese Kriterien sind der allgemeine Gesundheitszustand einer Person oder frühere Behandlungen.

Zulassungskriterien

Studienberechtigtes Alter

18 Jahre bis 80 Jahre (Erwachsene, Älterer Erwachsener)

Akzeptiert gesunde Freiwillige

Ja

Beschreibung

Einschlusskriterien für gesunde Teilnehmer:

  • Alter von 18 bis 80 Jahren
  • Keine Vorgeschichte einer Gehirn- und/oder Schädelläsion
  • Normales Hör- und Sehvermögen kann korrigiert werden
  • Kann verstehen und eine Einverständniserklärung abgeben
  • Keine neurologischen Störungen
  • Fehlen von Pathologien, die zu abnormalen Bewegungen der Extremitäten führen könnten (z. B. Epilepsie, Schlaganfall, ausgeprägte Arthritis, chronische Schmerzen, Muskel-Skelett-Verletzungen)
  • Kann Englisch verstehen und sprechen
  • Höhe zwischen 3 Fuß 6 Zoll (1,1 Meter) und 6 Fuß 2 Zoll

Einschlusskriterien für Teilnehmer nach einem Schlaganfall:

  • Alter von 18 bis 80 Jahren
  • Vorgeschichte eines einseitigen, supratentoriellen, ischämischen oder blutenden Schlaganfalls, der länger als 6 Monate andauert
  • Fähigkeit, mehr als 10 m selbstständig auf ebenem Boden zu gehen, wobei bei Bedarf die Verwendung von Hilfsmitteln oder Stützen erlaubt ist
  • Die selbst gewählte Gehgeschwindigkeit beträgt weniger als 0,8 Meter/Sek
  • Medizinisch stabil
  • Keine gleichzeitigen Operationen, medizinischen Behandlungen, Teilnahme an Forschung oder ambulanten Therapien
  • Normales Hören und Sehen, beides kann korrigiert werden
  • Kann verstehen und eine Einverständniserklärung abgeben
  • Kann Englisch verstehen und sprechen
  • Höhe zwischen 3 Fuß 6 Zoll (1,1 Meter) und 6 Fuß 2 Zoll

Einschlusskriterien für Teilnehmer mit Rückenmarksverletzung:

  • Alter von 18 bis 80 Jahren
  • Vorgeschichte einer unvollständigen SCI-Verletzung (ASIA C oder D) > 6 Monate zuvor
  • Fähigkeit, mehr als 10 m selbstständig auf ebenem Boden zu gehen, wobei bei Bedarf die Verwendung von Hilfsmitteln oder Stützen erlaubt ist
  • Die selbst gewählte Gehgeschwindigkeit beträgt weniger als 0,8 Meter/Sek
  • Medizinisch stabil
  • Keine gleichzeitigen Operationen, medizinischen Behandlungen, Teilnahme an Forschung oder ambulanten Therapien
  • Normales Hören und Sehen, beides kann korrigiert werden
  • Kann verstehen und eine Einverständniserklärung abgeben
  • Kann Englisch verstehen und sprechen
  • Höhe zwischen 3 Fuß 6 Zoll (1,1 Meter) und 6 Fuß 2 Zoll

Ausschlusskriterien für gesunde Teilnehmer:

  • Gewicht über 220 Pfund
  • Schwangerschaft (durch Schwangerschaftsfragebogen ausgeschlossen)
  • Aktuelles Vorhandensein von Wunden oder Druckgeschwüren
  • Multiple Sklerose, Parkinson-Krankheit oder andere neurodegenerative Erkrankungen, schwere Demenz, Hirnverletzung, Rückenmarksverletzung oder Krebs des Zentralnervensystems
  • Schweres Kopftrauma in der Vorgeschichte (z. B. längerer Bewusstseinsverlust, neurologische Folgen)
  • Bekannte strukturelle Hirnläsion
  • Bedeutende andere Erkrankung (Herzerkrankungen, bösartige Tumoren, psychische Störungen)
  • Anamnese oder periphere Nervenverletzung
  • Anamnese eines anhaltenden nicht verschreibungspflichtigen Drogenkonsums oder Substanzmissbrauchs (Ausnahme: aktueller Nikotinkonsum ist erlaubt)
  • Vorherige neurochirurgische Eingriffe
  • Unfähigkeit oder mangelnde Bereitschaft, studienrelevante Aktivitäten durchzuführen
  • Gefangene
  • Die SRAlab-Anforderungen des „MRT-Screening-Formulars vor der Untersuchung“ können nicht erfüllt werden

Ausschlusskriterien für Teilnehmer nach einem Schlaganfall:

  • Gewicht über 220 Pfund
  • Schwangerschaft (durch Schwangerschaftstest ausgeschlossen)
  • Botox-Injektion (Botulinumtoxin) in die unteren Gliedmaßen innerhalb der letzten 3 Monate oder geplante Injektion während des Studienzeitraums.
  • Aktuelles Vorhandensein von Wunden oder Druckgeschwüren
  • Anamnese eines anhaltenden nicht verschreibungspflichtigen Drogenkonsums oder Substanzmissbrauchs (Ausnahme: aktueller Nikotinkonsum ist erlaubt)
  • Reduzierte kognitive Funktion
  • Schwere Aphasie
  • Gefangene
  • Gleichzeitiges Vorliegen anderer neurologischer Erkrankungen (z. B. Parkinson-Krankheit oder andere neurodegenerative Erkrankungen, schwere Demenz, Hirnverletzung, Rückenmarksverletzung, Multiple Sklerose oder Krebs des Zentralnervensystems)
  • Anamnese oder periphere Nervenverletzung
  • Schwere Hüft-, Knie- oder Knöchelarthritis
  • Kürzliche Fraktur oder Osteoporose
  • Signifikante Spastik in den unteren Gliedmaßen (≥3 auf der modifizierten Ashworth-Skala)
  • Medizinische (Herz-, Nieren-, Leber-, onkologische) oder psychiatrische Erkrankung, die den Studienablauf beeinträchtigen würde
  • Unfähigkeit oder mangelnde Bereitschaft, studienrelevante Aktivitäten durchzuführen
  • Die SRAlab-Anforderungen des „MRT-Screening-Formulars vor der Untersuchung“ können nicht erfüllt werden

Ausschlusskriterien für Teilnehmer mit Rückenmarksverletzung:

  • Gewicht über 220 Pfund
  • Schwangerschaft (durch Schwangerschaftstest ausgeschlossen)
  • Botox-Injektion (Botulinumtoxin) in die unteren Gliedmaßen innerhalb der letzten 3 Monate oder geplante Injektion während des Studienzeitraums
  • Aktuelles Vorhandensein von Wunden oder Druckgeschwüren
  • Anamnese eines anhaltenden nicht verschreibungspflichtigen Drogenkonsums oder Substanzmissbrauchs (Ausnahme: aktueller Nikotinkonsum ist erlaubt)
  • Gefangene
  • Gleichzeitiges Vorliegen anderer neurologischer Erkrankungen (z. B. Parkinson-Krankheit oder andere neurodegenerative Erkrankungen, schwere Demenz, Hirnverletzung, Rückenmarksverletzung, Multiple Sklerose oder Krebs des Zentralnervensystems)
  • Vorgeschichte einer peripheren Nervenverletzung
  • Schwere Hüft-, Knie- oder Knöchelarthritis
  • Kürzliche Fraktur oder Osteoporose
  • Signifikante Spastik in den unteren Gliedmaßen (≥3 auf der modifizierten Ashworth-Skala)
  • Medizinische (Herz-, Nieren-, Leber-, onkologische) oder psychiatrische Erkrankung, die den Studienablauf beeinträchtigen würde
  • Unfähigkeit oder mangelnde Bereitschaft, studienrelevante Aktivitäten durchzuführen
  • Die SRAlab-Anforderungen des „MRT-Screening-Formulars vor der Untersuchung“ können nicht erfüllt werden

Studienplan

Dieser Abschnitt enthält Einzelheiten zum Studienplan, einschließlich des Studiendesigns und der Messung der Studieninhalte.

Wie ist die Studie aufgebaut?

Designdetails

  • Hauptzweck: Grundlegende Wissenschaft
  • Zuteilung: Zufällig
  • Interventionsmodell: Parallele Zuordnung
  • Maskierung: Keine (Offenes Etikett)

Waffen und Interventionen

Teilnehmergruppe / Arm
Intervention / Behandlung
Experimental: Knöchelroboter für gesunde Teilnehmer (M1)
Die Forscher werden untersuchen, wie die Aufgabenleistung und die motorische Leistung von Personen in dyadischen körperlichen Interaktionen beeinflusst werden.
Verhalten: Verhaltensinteraktionsbedingungen
Die Teilnehmer werden einzeln verblindet und erledigen eine Tracking-Aufgabe entweder als Einzelaufgabe, als Kollaborationsaufgabe (beide Teilnehmer arbeiten synchron an einer gemeinsamen Aufgabe, um ein Ziel zu erreichen; dies ist eine summative Anstrengung, um das Ziel zu erreichen), als Wettbewerbsaufgabe (jeder Teilnehmer). muss ein Ziel auf Kosten seines Partners erreichen, wodurch der Aufwand oder Fehler des Partners beim Erreichen des Ziels maximiert wird) oder Kooperationsaufgabe (eine asymmetrische Partnerschaft mit einem aktiven Partner und einem passiven Partner, die auf ein Ziel hinarbeiten).
Gerät: Haptischer Impedanzpegel
Die Probanden werden ihre Aufgabe bei drei Impedanzstufen abschließen: hoch (eine virtuelle Steifigkeit von 160–200 N/m und eine Dämpfung von 0–10 Nm/s; dies wird eine steife Verbindung sein, bei der die Probanden das Gefühl haben, über starre Verbindungen verbunden zu sein). Jeder Proband nimmt die Bewegung des anderen Partners direkt wahr), mittel (eine virtuelle Steifigkeit von 100–140 N/m und eine Dämpfung von 0–10 Nm/s; dies wird eine federartige Verbindung sein, bei der die Probanden das Gefühl haben, mit einem verbunden zu sein Feder und jedes Subjekt wird den anderen Partner mit einer Kraft wahrnehmen, die proportional zum Flugbahnunterschied der beiden Teilnehmer ist) und weich (eine virtuelle Steifigkeit von 40–80 N/m und eine Dämpfung von 0–10 Nm/s; dies wird ein federartige Verbindung, bei der die Probanden das Gefühl haben, mit einer losen Feder verbunden zu sein, und jeder Proband den anderen Partner mit einer Kraft wahrnimmt, die proportional zur Flugbahndifferenz der beiden Probanden ist, diese Kraft jedoch kleiner sein wird als die des anderen mittlere Impedanz).
Verhalten: Fähigkeitsniveau des Partners
Es wird zwei Fähigkeitsstufen geben: Anfänger (ein Teilnehmer, der noch keine Erfahrung mit dem Flugbahnverfolgungsexperiment hat; beim Testen mit den klinischen Populationen weisen die Forscher diese Bedingung dem klinischen Teilnehmer zu) und Experte (ein Teilnehmer, der Erfahrung mit dem hat). Trajektorie-Tracking-Experiment durchgeführt werden und wer einen Tracking-Error [Unterschied zwischen gewünschter und tatsächlicher Trajektorie] unter einem bestimmten Schwellenwert erreichen kann; bei Tests mit der klinischen Population weisen die Forscher diese Bedingung dem Therapeuten zu. Die Teilnehmer beginnen das Experimentieren paarweise als Anfänger-Neuling und können am Ende der Sitzung zu weiteren Sitzungen eingeladen werden, um als Experte in einer Anfänger-Experten-Dyade zu fungieren.
Experimental: Gesunde Teilnehmer Bilaterales Exoskelett der unteren Extremitäten (H3/X2)
Die Forscher werden untersuchen, wie die Aufgabenleistung und die motorische Leistung von Personen in dyadischen körperlichen Interaktionen beeinflusst werden.
Verhalten: Verhaltensinteraktionsbedingungen
Die Teilnehmer werden einzeln verblindet und erledigen eine Tracking-Aufgabe entweder als Einzelaufgabe, als Kollaborationsaufgabe (beide Teilnehmer arbeiten synchron an einer gemeinsamen Aufgabe, um ein Ziel zu erreichen; dies ist eine summative Anstrengung, um das Ziel zu erreichen), als Wettbewerbsaufgabe (jeder Teilnehmer). muss ein Ziel auf Kosten seines Partners erreichen, wodurch der Aufwand oder Fehler des Partners beim Erreichen des Ziels maximiert wird) oder Kooperationsaufgabe (eine asymmetrische Partnerschaft mit einem aktiven Partner und einem passiven Partner, die auf ein Ziel hinarbeiten).
Gerät: Haptischer Impedanzpegel
Die Probanden werden ihre Aufgabe bei drei Impedanzstufen abschließen: hoch (eine virtuelle Steifigkeit von 160–200 N/m und eine Dämpfung von 0–10 Nm/s; dies wird eine steife Verbindung sein, bei der die Probanden das Gefühl haben, über starre Verbindungen verbunden zu sein). Jeder Proband nimmt die Bewegung des anderen Partners direkt wahr), mittel (eine virtuelle Steifigkeit von 100–140 N/m und eine Dämpfung von 0–10 Nm/s; dies wird eine federartige Verbindung sein, bei der die Probanden das Gefühl haben, mit einem verbunden zu sein Feder und jedes Subjekt wird den anderen Partner mit einer Kraft wahrnehmen, die proportional zum Flugbahnunterschied der beiden Teilnehmer ist) und weich (eine virtuelle Steifigkeit von 40–80 N/m und eine Dämpfung von 0–10 Nm/s; dies wird ein federartige Verbindung, bei der die Probanden das Gefühl haben, mit einer losen Feder verbunden zu sein, und jeder Proband den anderen Partner mit einer Kraft wahrnimmt, die proportional zur Flugbahndifferenz der beiden Probanden ist, diese Kraft jedoch kleiner sein wird als die des anderen mittlere Impedanz).
Verhalten: Fähigkeitsniveau des Partners
Es wird zwei Fähigkeitsstufen geben: Anfänger (ein Teilnehmer, der noch keine Erfahrung mit dem Flugbahnverfolgungsexperiment hat; beim Testen mit den klinischen Populationen weisen die Forscher diese Bedingung dem klinischen Teilnehmer zu) und Experte (ein Teilnehmer, der Erfahrung mit dem hat). Trajektorie-Tracking-Experiment durchgeführt werden und wer einen Tracking-Error [Unterschied zwischen gewünschter und tatsächlicher Trajektorie] unter einem bestimmten Schwellenwert erreichen kann; bei Tests mit der klinischen Population weisen die Forscher diese Bedingung dem Therapeuten zu. Die Teilnehmer beginnen das Experimentieren paarweise als Anfänger-Neuling und können am Ende der Sitzung zu weiteren Sitzungen eingeladen werden, um als Experte in einer Anfänger-Experten-Dyade zu fungieren.
Experimental: Klinische Populationen Knöchelroboter (M1)
Die Forscher werden untersuchen, wie die Aufgabenleistung und die motorische Leistung von Personen in dyadischen körperlichen Interaktionen beeinflusst werden.
Verhalten: Verhaltensinteraktionsbedingungen
Die Teilnehmer werden einzeln verblindet und erledigen eine Tracking-Aufgabe entweder als Einzelaufgabe, als Kollaborationsaufgabe (beide Teilnehmer arbeiten synchron an einer gemeinsamen Aufgabe, um ein Ziel zu erreichen; dies ist eine summative Anstrengung, um das Ziel zu erreichen), als Wettbewerbsaufgabe (jeder Teilnehmer). muss ein Ziel auf Kosten seines Partners erreichen, wodurch der Aufwand oder Fehler des Partners beim Erreichen des Ziels maximiert wird) oder Kooperationsaufgabe (eine asymmetrische Partnerschaft mit einem aktiven Partner und einem passiven Partner, die auf ein Ziel hinarbeiten).
Gerät: Haptischer Impedanzpegel
Die Probanden werden ihre Aufgabe bei drei Impedanzstufen abschließen: hoch (eine virtuelle Steifigkeit von 160–200 N/m und eine Dämpfung von 0–10 Nm/s; dies wird eine steife Verbindung sein, bei der die Probanden das Gefühl haben, über starre Verbindungen verbunden zu sein). Jeder Proband nimmt die Bewegung des anderen Partners direkt wahr), mittel (eine virtuelle Steifigkeit von 100–140 N/m und eine Dämpfung von 0–10 Nm/s; dies wird eine federartige Verbindung sein, bei der die Probanden das Gefühl haben, mit einem verbunden zu sein Feder und jedes Subjekt wird den anderen Partner mit einer Kraft wahrnehmen, die proportional zum Flugbahnunterschied der beiden Teilnehmer ist) und weich (eine virtuelle Steifigkeit von 40–80 N/m und eine Dämpfung von 0–10 Nm/s; dies wird ein federartige Verbindung, bei der die Probanden das Gefühl haben, mit einer losen Feder verbunden zu sein, und jeder Proband den anderen Partner mit einer Kraft wahrnimmt, die proportional zur Flugbahndifferenz der beiden Probanden ist, diese Kraft jedoch kleiner sein wird als die des anderen mittlere Impedanz).
Verhalten: Fähigkeitsniveau des Partners
Es wird zwei Fähigkeitsstufen geben: Anfänger (ein Teilnehmer, der noch keine Erfahrung mit dem Flugbahnverfolgungsexperiment hat; beim Testen mit den klinischen Populationen weisen die Forscher diese Bedingung dem klinischen Teilnehmer zu) und Experte (ein Teilnehmer, der Erfahrung mit dem hat). Trajektorie-Tracking-Experiment durchgeführt werden und wer einen Tracking-Error [Unterschied zwischen gewünschter und tatsächlicher Trajektorie] unter einem bestimmten Schwellenwert erreichen kann; bei Tests mit der klinischen Population weisen die Forscher diese Bedingung dem Therapeuten zu. Die Teilnehmer beginnen das Experimentieren paarweise als Anfänger-Neuling und können am Ende der Sitzung zu weiteren Sitzungen eingeladen werden, um als Experte in einer Anfänger-Experten-Dyade zu fungieren.
Gerät: Robotersteuerungs-Schaufenster
Die Probanden absolvieren 10 Trainingseinheiten pro Assistenzroboter, damit die Forscher motorisches Lernen und funktionelle Ergebnisse beobachten können.
Experimental: Klinische Populationen Bilaterales Exoskelett der unteren Extremitäten (H3/X2)
Die Forscher werden untersuchen, wie die Aufgabenleistung und die motorische Leistung von Personen in dyadischen körperlichen Interaktionen beeinflusst werden.
Verhalten: Verhaltensinteraktionsbedingungen
Die Teilnehmer werden einzeln verblindet und erledigen eine Tracking-Aufgabe entweder als Einzelaufgabe, als Kollaborationsaufgabe (beide Teilnehmer arbeiten synchron an einer gemeinsamen Aufgabe, um ein Ziel zu erreichen; dies ist eine summative Anstrengung, um das Ziel zu erreichen), als Wettbewerbsaufgabe (jeder Teilnehmer). muss ein Ziel auf Kosten seines Partners erreichen, wodurch der Aufwand oder Fehler des Partners beim Erreichen des Ziels maximiert wird) oder Kooperationsaufgabe (eine asymmetrische Partnerschaft mit einem aktiven Partner und einem passiven Partner, die auf ein Ziel hinarbeiten).
Gerät: Haptischer Impedanzpegel
Die Probanden werden ihre Aufgabe bei drei Impedanzstufen abschließen: hoch (eine virtuelle Steifigkeit von 160–200 N/m und eine Dämpfung von 0–10 Nm/s; dies wird eine steife Verbindung sein, bei der die Probanden das Gefühl haben, über starre Verbindungen verbunden zu sein). Jeder Proband nimmt die Bewegung des anderen Partners direkt wahr), mittel (eine virtuelle Steifigkeit von 100–140 N/m und eine Dämpfung von 0–10 Nm/s; dies wird eine federartige Verbindung sein, bei der die Probanden das Gefühl haben, mit einem verbunden zu sein Feder und jedes Subjekt wird den anderen Partner mit einer Kraft wahrnehmen, die proportional zum Flugbahnunterschied der beiden Teilnehmer ist) und weich (eine virtuelle Steifigkeit von 40–80 N/m und eine Dämpfung von 0–10 Nm/s; dies wird ein federartige Verbindung, bei der die Probanden das Gefühl haben, mit einer losen Feder verbunden zu sein, und jeder Proband den anderen Partner mit einer Kraft wahrnimmt, die proportional zur Flugbahndifferenz der beiden Probanden ist, diese Kraft jedoch kleiner sein wird als die des anderen mittlere Impedanz).
Verhalten: Fähigkeitsniveau des Partners
Es wird zwei Fähigkeitsstufen geben: Anfänger (ein Teilnehmer, der noch keine Erfahrung mit dem Flugbahnverfolgungsexperiment hat; beim Testen mit den klinischen Populationen weisen die Forscher diese Bedingung dem klinischen Teilnehmer zu) und Experte (ein Teilnehmer, der Erfahrung mit dem hat). Trajektorie-Tracking-Experiment durchgeführt werden und wer einen Tracking-Error [Unterschied zwischen gewünschter und tatsächlicher Trajektorie] unter einem bestimmten Schwellenwert erreichen kann; bei Tests mit der klinischen Population weisen die Forscher diese Bedingung dem Therapeuten zu. Die Teilnehmer beginnen das Experimentieren paarweise als Anfänger-Neuling und können am Ende der Sitzung zu weiteren Sitzungen eingeladen werden, um als Experte in einer Anfänger-Experten-Dyade zu fungieren.
Gerät: Robotersteuerungs-Schaufenster
Die Probanden absolvieren 10 Trainingseinheiten pro Assistenzroboter, damit die Forscher motorisches Lernen und funktionelle Ergebnisse beobachten können.

Was misst die Studie?

Primäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Veränderung der motorischen Kontrolle der unteren Gliedmaßen.
Zeitfenster: Die motorische Kontrolle wird in allen 10 Sitzungen bis zum Abschluss der Studie gemessen, durchschnittlich 12 Wochen.
Die motorische Kontrolle der unteren Gliedmaßen wird durch eine Analyse der Verfolgungsbewegungen auf eine Zielbahn hin beurteilt. Wenn der Trackingfehler abnimmt, entspricht dies einer Verbesserung der Motorsteuerung.
Die motorische Kontrolle wird in allen 10 Sitzungen bis zum Abschluss der Studie gemessen, durchschnittlich 12 Wochen.
Veränderung der motorischen Leistung durch Oberflächen-EMG der Muskeln der unteren Extremitäten
Zeitfenster: Änderung der motorischen Leistung zu Studienbeginn, Mittelpunkt der Intervention nach 10 Trainingseinheiten mit dem Assistenzroboter und Endpunkt nach 10 zusätzlichen Trainingseinheiten mit dem anderen Assistenzroboter bis zum Abschluss durch den Teilnehmer, durchschnittlich 5 Monate.
Für Experiment A und B mit M1: Die Oberflächen-EMG-Aktivierungsmuster der Muskeln Gastrocnemius und Tibialis anterior werden erfasst. Für Experiment A und B mit H3/X2 wird das Oberflächen-EMG der Muskeln Gluteus maximus, Biceps femoris, Tensor fasciae latae, Rectus femoris, Vastus lateralis, Gastrocnemius medialis, Soleus und Tibialis anterior erfasst.
Änderung der motorischen Leistung zu Studienbeginn, Mittelpunkt der Intervention nach 10 Trainingseinheiten mit dem Assistenzroboter und Endpunkt nach 10 zusätzlichen Trainingseinheiten mit dem anderen Assistenzroboter bis zum Abschluss durch den Teilnehmer, durchschnittlich 5 Monate.

Sekundäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Veränderung im 6-Minuten-Gehtest.
Zeitfenster: Änderung der Gehdistanz zu Studienbeginn, Mittelpunkt der Intervention nach 10 Trainingseinheiten mit dem Assistenzroboter und Endpunkt nach 10 zusätzlichen Trainingseinheiten mit dem anderen Assistenzroboter bis zum Abschluss durch den Teilnehmer, durchschnittlich 5 Monate.
Bewertet wird ein körperlicher Funktionstest, bei dem die in einem Zeitraum von sechs Minuten zurückgelegte Gesamtstrecke gemessen wird. Eine kürzere Zeit deutet auf eine Verbesserung hin.
Änderung der Gehdistanz zu Studienbeginn, Mittelpunkt der Intervention nach 10 Trainingseinheiten mit dem Assistenzroboter und Endpunkt nach 10 zusätzlichen Trainingseinheiten mit dem anderen Assistenzroboter bis zum Abschluss durch den Teilnehmer, durchschnittlich 5 Monate.
Veränderung im 10-Meter-Gehtest.
Zeitfenster: Änderung der Gehdistanz zu Studienbeginn, Mittelpunkt der Intervention nach 10 Trainingseinheiten mit dem Assistenzroboter und Endpunkt nach 10 zusätzlichen Trainingseinheiten mit dem anderen Assistenzroboter bis zum Abschluss durch den Teilnehmer, durchschnittlich 5 Monate.
Bewertet wird ein körperlicher Funktionstest, bei dem die Gehgeschwindigkeit in einer Spanne von 10 Metern gemessen wird. Eine kürzere Zeit deutet auf eine Verbesserung der Gehgeschwindigkeit hin.
Änderung der Gehdistanz zu Studienbeginn, Mittelpunkt der Intervention nach 10 Trainingseinheiten mit dem Assistenzroboter und Endpunkt nach 10 zusätzlichen Trainingseinheiten mit dem anderen Assistenzroboter bis zum Abschluss durch den Teilnehmer, durchschnittlich 5 Monate.
Änderung der modifizierten Ashworth-Skala.
Zeitfenster: Änderung der Punktzahl zu Studienbeginn, Mittelpunkt der Intervention nach 10 Trainingseinheiten mit dem Assistenzroboter und Endpunkt nach 10 zusätzlichen Trainingssitzungen mit dem anderen Assistenzroboter bis zum Abschluss durch den Teilnehmer, durchschnittlich 5 Monate.
Die Spastik der Muskeln der unteren Extremitäten wird anhand der modifizierten Ashworth-Skala beurteilt. Der Mindestwert von 0 bedeutet keine Zunahme der Spastik und der Höchstwert von 4 bedeutet, dass der Körperteil in Flexion oder Extension starr ist. Eine niedrigere Punktzahl weist auf ein besseres Ergebnis hin.
Änderung der Punktzahl zu Studienbeginn, Mittelpunkt der Intervention nach 10 Trainingseinheiten mit dem Assistenzroboter und Endpunkt nach 10 zusätzlichen Trainingssitzungen mit dem anderen Assistenzroboter bis zum Abschluss durch den Teilnehmer, durchschnittlich 5 Monate.
Änderung der BERG-Balance-Skala (BBS)
Zeitfenster: Änderung der Punktzahl zu Studienbeginn, Mittelpunkt der Intervention nach 10 Trainingseinheiten mit dem Assistenzroboter und Endpunkt nach 10 zusätzlichen Trainingssitzungen mit dem anderen Assistenzroboter bis zum Abschluss durch den Teilnehmer, durchschnittlich 5 Monate.
Das statische und dynamische Sitz- und Stehgleichgewicht wird anhand der BERG-Gleichgewichtsskala bewertet. Die Skala reicht von 0 bis 56 und ein höherer Wert bedeutet ein besseres Gleichgewicht und ein geringeres Sturzrisiko.
Änderung der Punktzahl zu Studienbeginn, Mittelpunkt der Intervention nach 10 Trainingseinheiten mit dem Assistenzroboter und Endpunkt nach 10 zusätzlichen Trainingssitzungen mit dem anderen Assistenzroboter bis zum Abschluss durch den Teilnehmer, durchschnittlich 5 Monate.
Änderung der funktionellen Gangbeurteilung (FGA)
Zeitfenster: Änderung der Punktzahl zu Studienbeginn, Mittelpunkt der Intervention nach 10 Trainingseinheiten mit dem Assistenzroboter und Endpunkt nach 10 zusätzlichen Trainingssitzungen mit dem anderen Assistenzroboter bis zum Abschluss durch den Teilnehmer, durchschnittlich 5 Monate.
Das Gleichgewicht beim Gehen wird anhand der funktionellen Gangbewertung (FGA) beurteilt. Die Skala reicht von 0 bis 30, wobei der höhere Wert auf ein besseres Gleichgewicht und ein geringeres Sturzrisiko hinweist.
Änderung der Punktzahl zu Studienbeginn, Mittelpunkt der Intervention nach 10 Trainingseinheiten mit dem Assistenzroboter und Endpunkt nach 10 zusätzlichen Trainingssitzungen mit dem anderen Assistenzroboter bis zum Abschluss durch den Teilnehmer, durchschnittlich 5 Monate.
Festigkeitsänderung mittels Dynamometertest.
Zeitfenster: Änderung der Kraft zu Studienbeginn, Mittelpunkt der Intervention nach 10 Trainingseinheiten mit dem Assistenzroboter und Endpunkt nach 10 zusätzlichen Trainingseinheiten mit dem anderen Assistenzroboter bis zum Abschluss durch den Teilnehmer, durchschnittlich 5 Monate.
Die Kraftänderung wird anhand der maximalen willkürlichen Kontraktion der Gelenke mit einem Dynamometer beurteilt.
Änderung der Kraft zu Studienbeginn, Mittelpunkt der Intervention nach 10 Trainingseinheiten mit dem Assistenzroboter und Endpunkt nach 10 zusätzlichen Trainingseinheiten mit dem anderen Assistenzroboter bis zum Abschluss durch den Teilnehmer, durchschnittlich 5 Monate.
Veränderung der Schrittvariabilität.
Zeitfenster: Veränderung der Schrittvariabilität zu Studienbeginn, Mittelpunkt der Intervention nach 10 Trainingseinheiten mit dem Assistenzroboter und Endpunkt nach 10 zusätzlichen Trainingssitzungen mit dem anderen Assistenzroboter bis zum Abschluss durch den Teilnehmer, durchschnittlich 5 Monate.
Die Schrittvariabilität ist das Verhältnis zwischen der Standardabweichung und dem Mittelwert der Schrittzeit, ausgedrückt als Prozentsatz. Eine verringerte Variabilität weist auf ein besseres Ergebnis hin.
Veränderung der Schrittvariabilität zu Studienbeginn, Mittelpunkt der Intervention nach 10 Trainingseinheiten mit dem Assistenzroboter und Endpunkt nach 10 zusätzlichen Trainingssitzungen mit dem anderen Assistenzroboter bis zum Abschluss durch den Teilnehmer, durchschnittlich 5 Monate.
Änderung der Trittfrequenz.
Zeitfenster: Änderung der Anzahl der Schritte zu Beginn, Mittelpunkt der Intervention nach 10 Trainingseinheiten mit dem Assistenzroboter und Endpunkt nach 10 zusätzlichen Trainingssitzungen mit dem anderen Assistenzroboter bis zum Abschluss durch den Teilnehmer, durchschnittlich 5 Monate.
Die Trittfrequenz ist die Gesamtzahl der Schritte, die innerhalb eines bestimmten Zeitraums unternommen werden. oft pro Minute ausgedrückt. Normalerweise ist eine höhere Anzahl von Schritten ein besseres Ergebnis.
Änderung der Anzahl der Schritte zu Beginn, Mittelpunkt der Intervention nach 10 Trainingseinheiten mit dem Assistenzroboter und Endpunkt nach 10 zusätzlichen Trainingssitzungen mit dem anderen Assistenzroboter bis zum Abschluss durch den Teilnehmer, durchschnittlich 5 Monate.
Änderung der Schrittlänge.
Zeitfenster: Änderung der Distanz zu Studienbeginn, Mittelpunkt der Intervention nach 10 Trainingseinheiten mit dem Assistenzroboter und Endpunkt nach 10 zusätzlichen Trainingssitzungen mit dem anderen Assistenzroboter bis zum Abschluss durch den Teilnehmer, durchschnittlich 5 Monate.
Die Schrittlänge ist der Abstand zwischen dem ersten Kontaktpunkt eines Fußes und dem ersten Kontaktpunkt des anderen Fußes. Typischerweise ist eine längere Schrittlänge ein besseres Ergebnis, idealerweise mit gleichen Maßen zwischen linker und rechter Extremität.
Änderung der Distanz zu Studienbeginn, Mittelpunkt der Intervention nach 10 Trainingseinheiten mit dem Assistenzroboter und Endpunkt nach 10 zusätzlichen Trainingssitzungen mit dem anderen Assistenzroboter bis zum Abschluss durch den Teilnehmer, durchschnittlich 5 Monate.
Änderung der Schrittlänge.
Zeitfenster: Änderung der Distanz zu Studienbeginn, Mittelpunkt der Intervention nach 10 Trainingseinheiten mit dem Assistenzroboter und Endpunkt nach 10 zusätzlichen Trainingseinheiten mit dem anderen Assistenzroboter bis zum Abschluss durch den Teilnehmer, durchschnittlich 5 Monate.
Die Schrittlänge ist der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Punkten des ersten Kontakts desselben Fußes. Die Schrittlängen rechts und links sind normalerweise gleich. Typischerweise ist eine längere Schrittlänge ein besseres Ergebnis, idealerweise mit gleichen Abmessungen zwischen linker und rechter Extremität.
Änderung der Distanz zu Studienbeginn, Mittelpunkt der Intervention nach 10 Trainingseinheiten mit dem Assistenzroboter und Endpunkt nach 10 zusätzlichen Trainingseinheiten mit dem anderen Assistenzroboter bis zum Abschluss durch den Teilnehmer, durchschnittlich 5 Monate.
Änderung der Standzeit.
Zeitfenster: Änderung der Standzeit zu Studienbeginn, Mittelpunkt der Intervention nach 10 Trainingseinheiten mit dem Assistenzroboter und Endpunkt nach 10 zusätzlichen Trainingseinheiten mit dem anderen Assistenzroboter bis zum Abschluss durch den Teilnehmer, durchschnittlich 5 Monate.
Die Standzeit ist die Zeit, die während der Standphase einer Extremität in einem Gangzyklus vergeht. Es umfasst Einzelunterstützung und Doppelunterstützung. Eine gleiche Standzeit zwischen den Gliedmaßen ist ein besseres Ergebnis.
Änderung der Standzeit zu Studienbeginn, Mittelpunkt der Intervention nach 10 Trainingseinheiten mit dem Assistenzroboter und Endpunkt nach 10 zusätzlichen Trainingseinheiten mit dem anderen Assistenzroboter bis zum Abschluss durch den Teilnehmer, durchschnittlich 5 Monate.

Mitarbeiter und Ermittler

Hier finden Sie Personen und Organisationen, die an dieser Studie beteiligt sind.

Sponsor

Shirley Ryan AbilityLab

Mitarbeiter

U.S. National Science Foundation

Ermittler

  • Hauptermittler: Jose Pons, Ph.D, Shirley Ryan AbilityLab

Studienaufzeichnungsdaten

Diese Daten verfolgen den Fortschritt der Übermittlung von Studienaufzeichnungen und zusammenfassenden Ergebnissen an ClinicalTrials.gov. Studienaufzeichnungen und gemeldete Ergebnisse werden von der National Library of Medicine (NLM) überprüft, um sicherzustellen, dass sie bestimmten Qualitätskontrollstandards entsprechen, bevor sie auf der öffentlichen Website veröffentlicht werden.

Haupttermine studieren

Studienbeginn (Tatsächlich)

13. Juli 2021

Primärer Abschluss (Geschätzt)

1. Dezember 2025

Studienabschluss (Geschätzt)

1. Dezember 2025

Studienanmeldedaten

Zuerst eingereicht

12. August 2020

Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat

1. Oktober 2020

Zuerst gepostet (Tatsächlich)

8. Oktober 2020

Studienaufzeichnungsaktualisierungen

Letztes Update gepostet (Tatsächlich)

25. Mai 2025

Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt

21. Mai 2025

Zuletzt verifiziert

1. Mai 2025

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