Havaintomotorinen vuorovaikutus parantaa bimanuaalista koordinaatiota aivohalvauksen jälkeen (Bimanual)

Yleiset materiaalit ja menetelmät: Ehdotetut kokeet noudattavat yleistä mallia, jota olemme käyttäneet aikaisemmissa käyttäytymispsykofyysisissä tutkimuksissa yksilöillä, joilla on aivohalvaus ja joilla ei ole. Käytössä on ohjattu virtuaaliympäristö, joka tallentaa käsivarren kinematiikkaa ja mahdollistaa reaaliaikaisen liikevuorovaikutuksen virtuaalisen motorisen tehtävän kanssa. Ohjelma, joka integroi liikkeensieppausjärjestelmän (Acsention Technology TrakSTAR) ja MATLAB-pohjaisen GUI-peliympäristön, mahdollistaa molempien käsien seurannan, kokeilijan ohjauksen erityisiä manipulaatioita varten, kuten virtuaalipalstan sijaintia, kohdeväliä, käsivarsien suhteellista panosta ja kartoitusta. jokaisesta käsivarren liikkeestä virtuaalisen tiilen liikkeeseen antaakseen reaaliaikaista ja vastauksen jälkeistä palautetta. Osallistujat istuu säädettävällä tuolilla tietokoneen näyttöä päin siten, että heidän vartalonsa on painettu tuoliin. Heidän käsivarrensa on täysin tuettu matalakitkaiselle pöytälevylle ja ne voivat liikkua vapaasti vaakatasossa (X-Y) minimaalisella vastuksella. Läpinäkymätön näyttö estää osallistujien suoran näkemyksen käsistä. Magneettiset merkit kiinnitetään heidän käsiinsä aivan ranteen nivelen läheisyyteen ja merkkien sijainti kartoitetaan tietokoneen näytöllä näkyvään virtuaaliseen tiileen. Moottoritehtävä on siirtää virtuaalinen tiili(t) tietokoneen näytöllä olevaan virtuaaliseen kohderakoon liikuttamalla molempia käsivarsia 2D (X-Y) tasossa matalakitkaisella pöydällä. Vaikka tiilestä on saatavilla reaaliaikainen visuaalinen palaute, tiiliä ei voi tuntea haptisesti. Havaintonäkökulmasta katsottuna itsenäisessä maalitilassa kukin käsivarsi siirtää oman virtuaalipalikkansa kohderakoon. Yhteisen tavoitteen tilassa yhteinen tiili siirrettiin tietokoneen näytöllä kohdeikkunaan kunkin käsivarren liikkeen ennalta määrätyllä painotuksella.

Ennen kokeiden aloittamista osallistujat kurkottavat pareettisen käsivarren kolmeen eri suuntaan (135º, 90º ja 45º suhteessa vaakatasoon) tallentaakseen kahden kokeen suurimman ulottuvuuden kumpaankin suuntaan. Vähimmäisetäisyyttä kolmessa suunnassa käytetään kohdevälien alku- ja loppukohdan kalibroimiseen. Kohdeikkunan sijainti sijoitetaan 70 ja 90 %:n päähän suurimmasta ulottuvuudesta, ja se on suunnattu 45º, 90º ja 135º vaakatasoon nähden. Moottorin suorituskyvyn näkökulmasta bimanuaalinen 90º kohteen saavuttaminen vaatii molempien käsien peililiikkeitä eteenpäin. 45º:n ja 135º:n kohteiden saavuttaminen edellyttää molempien käsien yhdensuuntaisia ​​liikkeitä näihin suuntiin. Peili- ja rinnakkaisliikkeet on osoitettu vaativan erillisiä motorisia ohjausstrategioita sekä erilaisia ​​transkallosaalisen eston tasoja, joten ne on sisällytetty tähän tutkimukseen.

Toimenpiteet: Osallistujat tulevat laboratorioon lähtötilanteen arvioimiseksi määrittääkseen kelpoisuuden osallistua koepöytäkirjaan. Tämän perusarvioinnin aikana suoritamme seuraavat testit: (1) Fugl-Meyerin tutkimus, (2) mini-mentaalinen asteikko, (3) hemineglektitestit linjan puolitustestillä, (4) Western Aphasia Battery potilaille, joilla on Afasia (5) TMS-turvallisuuskysely, (6) MRI-turvallisuuskysely, (7) Box and Block -testi sekä (8) Penn Neurokognitiivinen arviointi.

Kun potilaat ovat päteviä tutkimukseen, he tulevat laboratorioon kolmeen erilliseen istuntoon. Kaksi ensimmäistä istuntoa ovat käyttäytymisjaksoja, kun taas kolmas istunto on neuroimaging-istunto.

Ensimmäisen käyttäytymisistunnon aikana osallistujien bimanuaalista koordinaatiota testataan kahdessa eri tehtävässä - virtuaalitodellisuuteen (VR) perustuvassa tehtävässä ja tosielämän tehtävissä. VR-pohjaisessa tehtävässä testaamme yhteensä 240 kokeilua eri olosuhteissa saadaksemme lähtötason suorituskykytiedot. Pyydämme osallistujia myös suorittamaan bimanuaalisia tosielämän tehtäviä. Toisen istunnon aikana testaamme kahden erilaisen havaintovihjeen vaikutusta bimanuaaliseen koordinaatioon. Tavoitteen 2 kokeiden aikana osallistujia ohjataan "siirtämään" yhteinen virtuaalinen tiili molemmilla käsillä kohdeikkunoihin kolmeen suuntaan (peili - 90º; yhdensuuntainen - 45º ja 135º) kallistamatta tiiliä 800 millisekunnin MT-tavoitteen sisällä - 1,2 sekuntia. Osallistujat suorittavat neljä 60 kokeilujaksoa näennäissatunnaisessa järjestyksessä. Jokainen lohko koostuu erillisestä tehtäväehdosta, joka riippuu annettujen havaintovihjeiden luonteesta.

Ehto 1 on samanlainen kuin tavoitteen 1 yhteisen tavoitteen bimanuaalinen ehto, jossa ne kuljettavat yhteisen virtuaalisen lohkon, joka on kiinnitetty vaaka-asentoon, kolmeen kohteeseen näennäissatunnaisessa järjestyksessä. Tangon liike on kahden käsivarren liikkeen painottamaton keskiarvo; eli jokainen käsivarsi osallistuu 50 %:iin virtuaalisen tangon liikkeestä (50-50 painotus). Ehdossa 2 kummankin haaran painokertoimet ovat yhtä suuret (ts. 50-50); ja virtuaalinen tiili kallistuu viivästyneen varren suuntaan suhteessa haarojen väliseen suhteelliseen aikaviiveeseen. Suhteellisen aikaviiveen toiminnallinen määritelmä: Suhteellinen aikaviive on erilainen kuin absoluuttinen aikaviive. Suhteellinen aikaviive on aikaviive kunkin haaran suhteellisen ajoituksen välillä sen liikeradalla. Esimerkkinä voidaan todeta, että jos vasen ja oikea käsi osallistuvat 70 ja 30 %:iin tiilen liikkeestä, suhteellinen aikaviive liikkeen puolivälissä on nolla, jos vasen ja oikea käsi ovat peittäneet puolet vastaavista liikeradoistaan. Siksi suhteelliseen aikaviiveeseen vaikuttavat kunkin käsivarren liikkeen ajallinen ja spatiaalinen komponentti. Samanaikaista ja vastauksen jälkeistä palautetta virtuaalipalstan kallistuksesta ja reitistä annetaan jokaisen kokeilun jälkeen.

Ehto 3 on samanlainen kuin lohko 1 (lohko kiinteä vaaka-asennossa), mutta käsivarren painotus on 70-30. Ehto 4: Suhteellista aikaviivettä koskevan "kallistus"-palautteen lisäksi jokainen varsi painotetaan differentiaalisesti - eli pareettisella varrella on suurempi painokerroin verrattuna ei-pareettiseen käsivarteen. Tarkemmin sanottuna pareettinen varsi muodostaa 70 % virtuaalisen tiilen liikkeestä, kun taas ei-pareettinen varsi 30 % virtuaalisen tiilen liikkeestä. 20 bimanuaalisen kurottamisen koetta kumpaankin suuntaan (90º; 45º ja 135º) suoritetaan näennäissatunnaisessa järjestyksessä.