Robottisesti lisätty henkinen harjoitus

Tämä tutkimus koostuu kahden ei-peräkkäisen päivän kokeista Human Neuromuscular Physiology Laboratoryssa, joka sijaitsee Georgia Techin Biological Sciences/Applied Physiology Buildingissa. Jos koehenkilöt ovat kelvollisia ja suostuvat osallistumaan tähän tutkimukseen, koehenkilöitä pyydetään lukemaan ja allekirjoittamaan suostumuslomake. Koko toimenpide kestää noin 3 tuntia päivässä, mukaan lukien valmistelu. Koehenkilöt tulevat laboratorioon kahtena erillisenä päivänä samoissa tehtävissä. Ensimmäinen päivä toimii tutustumisena samoihin tehtäviin kuin toinen päivä. Koehenkilöt suorittavat seuraavan kokeen. Yksilöt istuvat pystyssä ja rentouttaa kätensä ja hartiat. Oikea olkapää kiinnitetään pehmusteilla olkavarteen estämään olkapään taivutusta/venyttelyä. Oikea käsi ja kyynärvarsi lepäävät pöydän alle piilotetulla lautasella. Robottiproteesi asetetaan pöydälle samalla tavalla kuin tavallisesti oma käsivarsi asetetaan pöydälle. Käden ja robottiproteesin välillä ei ole fyysistä yhteyttä. Koehenkilöt aktivoivat pari olkapäälihasten etuosaa ja rintalihasten yläosaa tehdäkseen robottiproteesin tarttuvan liikkeen. Tehdäkseen proteesin vapauttavan liikkeen koehenkilöt aktivoivat olkapäälihasten takaosan ja selkälihasten parin. Lihastoiminta tallennetaan kahdella pienellä anturilla kussakin lihaksessa. Koehenkilöt harjoittelevat kunkin lihasparin aktivointia katsellen signaalia näytöltä. Jokaisessa parissa käytetään selkeämpää signaalia robottinumeroiden ohjaamiseen. Vain terveet koehenkilöt: Terveet koehenkilöt suorittavat seuraavat tehtävät A-F. [A: Lepo] Koehenkilöt rentoutuvat lihaksissa ilman fyysistä tai kognitiivista rasitusta katsellessaan sammutettua näyttöä. [B: Robottitoiminnan havainnointi] Koehenkilöt rentouttavat lihaksia ja keskittyvät tarkkailemaan robottiproteesin tietokoneohjattuja tarttumis- ja vapautustoimintoja (2 s jokaisessa liikkeessä). [C: Visual MI] Koehenkilöt rentouttavat lihaksia ja suorittavat tavanomaisia ​​visuaalisia mielikuvia (MI). Ääniopetuksen ohjauksessa koehenkilöt kuvittelevat mielessään tarttumisen ja vapauttamisen liikkeet oikealla kädellä 2 sekunnin ajan jokaisessa liikkeessä. Proksimaalista lihassupistumista ei tapahdu. [D: Kinesteettinen MI] Suoritetaan sama MI-menettely kuin tehtävässä C, paitsi että koehenkilöt keskittyvät kuviteltujen liikkeiden yhteydessä koettuun kinesteettiseen tuntemukseen. [E: Robottisesti lisätty harjoitus (katso alla yksityiskohtainen kuvaus)] Koehenkilöt suorittavat robotilla lisättyä henkistä harjoitusta tarttumiseen ja vapauttamiseen proksimaalisten lihasten aktivointiohjauksella. Tämän tehtävän aikana koehenkilöt kuvittelevat myös kinesteettisen tunteen, joka koettiin vastaavilla oikean käden liikkeillä. [F: Proksimaalinen lihasten supistuminen virtuaalisen robotin visuaalisen palautteen avulla] Koehenkilöt suorittavat tehtävän E ja näyttävät visuaalisen palautteen virtuaalisen robotin toimista 2D-muodossa näytöllä. [G: Robottisesti lisätty harjoitus ilman MI:tä] Koehenkilöt suorittavat tehtävän E ilman MI:tä. Reaktiotehtävänä koehenkilö taivuttaa etusormea ​​heti kuultuaan äänimerkin. Vain aivohalvauksen jälkeiset kohteet: Yllä olevat tehtävät C [Visuaalinen MI], E [Roboottisesti lisätty henkinen harjoittelu] ja A [Lepo] suoritetaan aivohalvauksen jälkeisillä koehenkilöillä, joilla on oikeanpuoleinen hemipareesi ja jotka voivat omasta tahdostaan ​​aktivoida sormia ja proksimaalisia lihaksia. Reaktiotehtävänä koehenkilö taivuttelee etusormea ​​heti, kun kuulee äänimerkin. TMS (sekä terveet että aivohalvauksen jälkeiset henkilöt): Edellä mainittujen tehtävien aikana aivostimulaatiota (kutsutaan TMS:ksi) sovelletaan vasemman pallonpuoliskon motoriseen aivokuoreen. TMS-menettely noudattaa tutkijoiden aikaisemmissa tutkimuksissa käyttämää menettelyä. TMS-kela sijoitetaan päänahan tarkan kohdan päälle, jossa tutkijat stimuloivat aivoja saamaan lihaksen liikkumaan. Tutkijat kertovat tutkittavalle, kun toimenpiteen stimulaatio-osa on alkamassa. Menettelyn ensimmäinen osa on löytää aivojen alue, joka ohjaa lihaksia. Nämä tutkijat asettavat TMS-kelan päähän ja antavat tutkittavalle sarjan stimulaatioita (kutsutaan magneettisiksi pulsseiksi). Kun lihaksia hallitseva kohta on tunnistettu, tutkijat löytävät vähiten stimulaatiota, joka tarvitaan lepolihasten aktivoimiseen. Toimenpiteen toinen osa on saada aikaan lihasten supistuminen TMS:llä levossa ja yllä kuvattujen tehtävien aikana. Tutkijat käyttävät yksipulssi- ​​ja paripulssi-TMS:ää vähintään 5 sekunnin välein. Robottisesti lisätty harjoitus (tehtävät E ja F yllä): Yksilö käyttää proksimaalisia lihasten supistuksia taivuttaakseen ja laajentaakseen robottiproteesin sormia tartunta-vapautustehtävän suorittamiseksi. 1) Tartu. Henkilö aktivoi proksimaaliset lihakset ikään kuin palautusliikkeeseen (olkapäälihasten takaosa ja selkälihakset) 2 sekunnin ajan. Tämä lihasaktivointi ohjaa proteesia taipumaan sormeja tarttumaan sylinterin muotoiseen esineeseen. 2) Vapauta. Henkilö rentouttaa yllä aktivoituja proksimaalisia lihaksia ja aktivoi proksimaalisia lihaksia ikään kuin saavuttaen liikkeen (olkapäälihasten etuosa ja rintalihasten yläosa) 2 sekunnin ajan. Tämä lihasaktivointi ohjaa proteesia ja laajentaa numeroita esineen vapauttamiseksi. Irrotettuaan esineen henkilö rentouttaa proksimaaliset lihakset. Henkilö toistaa tämän sarjan tarkkaillessaan ja kuullessaan proteesin toimintaa. Kiihdytyssignaalia käytetään olkavarren pienen siirtymän määrittämiseen. Kyynärvarren ja käsien lihasten EMG:tä seurataan sen varmistamiseksi, että nämä lihakset ovat rentoutuneet proksimaalisen lihaksen aktivoinnin aikana.