Interazione percettivo-motoria per migliorare la coordinazione bimanuale dopo l'ictus (Bimanual)

Materiali e metodi complessivi: gli esperimenti proposti seguiranno il modello generale che abbiamo utilizzato in precedenti studi psicofisici comportamentali in individui con e senza ictus. Verrà utilizzato un ambiente virtuale controllato che registra la cinematica del braccio e consente l'interazione del movimento in tempo reale con un compito motorio virtuale. Un programma che integra il sistema di motion capture (Acsention Technology TrakSTAR) e l'ambiente di gioco GUI basato su MATLAB consente il tracciamento dei due bracci, il controllo dello sperimentatore per manipolazioni specifiche come la posizione del mattone virtuale, il divario del bersaglio, il contributo relativo dei bracci e la mappatura di ogni movimento del braccio al movimento del mattoncino virtuale per fornire feedback in tempo reale e post-risposta. I partecipanti saranno seduti su una sedia regolabile di fronte al monitor di un computer con il tronco vincolato alla sedia. Le loro braccia saranno completamente supportate su un piano del tavolo a basso attrito e libere di muoversi sul piano orizzontale (X-Y) con una resistenza minima. Uno schermo opaco ostruirà la visione diretta delle braccia dei partecipanti. I marcatori magnetici saranno fissati alle loro mani appena prossimalmente all'articolazione del polso e la posizione dei marcatori mappata su un mattone virtuale mostrato sullo schermo del computer. Il compito motorio è spostare il/i mattone/i virtuale/i su uno/i spazio/i bersaglio virtuale/i sullo schermo del computer spostando entrambe le braccia nel piano 2D (X-Y) sul tavolo a basso attrito. Sebbene sia disponibile un feedback visivo in tempo reale del mattone, il mattone non può essere percepito al tatto. Da un punto di vista percettivo, in condizione di obiettivo indipendente, ogni braccio sposta il proprio mattone virtuale verso il divario target. In condizioni di obiettivo comune, un mattone comune veniva spostato sullo schermo del computer in una finestra di destinazione mediante un peso predeterminato di ciascun movimento del braccio.

Prima di iniziare gli esperimenti, i partecipanti raggiungeranno con il braccio paretico in tre diverse direzioni (135º, 90º e 45º rispetto all'orizzontale) per registrare la distanza massima di raggiungimento per due prove in ciascuna direzione. La distanza minima di portata attraverso le tre direzioni verrà utilizzata per calibrare la posizione iniziale e finale degli spazi tra i bersagli. La posizione della finestra target sarà posizionata al 70 e 90% della distanza massima di portata, orientata a 45º, 90º e 135º rispetto all'orizzontale. Dal punto di vista dell'esecuzione motoria, il raggiungimento bimanuale del bersaglio a 90º richiederà movimenti speculari delle due braccia in avanti. Raggiungere obiettivi a 45º e 135º richiederà movimenti paralleli delle due braccia in quelle direzioni. È stato dimostrato che i movimenti speculari e paralleli richiedono strategie di controllo motorio distinte, nonché diversi livelli di inibizione transcallosa, quindi sono stati inclusi in questo studio.

Procedure: i partecipanti verranno al laboratorio per una valutazione di base per determinare l'idoneità a partecipare al protocollo sperimentale. Durante questa valutazione di base, eseguiremo i seguenti test: (1) Fugl-Meyer Examination, (2) Mini-mental scale, (3) Test per emineglect utilizzando un test di bisezione della linea, (4) Western Aphasia Battery per pazienti con Afasia (5) questionario sulla sicurezza TMS, (6) questionario sulla sicurezza MRI, (7) Box and Block test e (8) Penn Neurocognitive assessment.

Una volta che i pazienti si qualificano per lo studio, verranno in laboratorio per tre sessioni separate. Le prime due sessioni saranno sessioni comportamentali mentre la terza sessione sarà una sessione di neuroimaging.

Durante la prima sessione comportamentale, i partecipanti saranno testati per il coordinamento bimanuale in due diverse attività: attività basate sulla realtà virtuale (VR) e attività del mondo reale. Nell'attività basata sulla realtà virtuale, testeremo un totale di 240 prove in condizioni diverse per ottenere dati sulle prestazioni di base. Avremo anche partecipanti che eseguiranno una batteria di compiti bimanuali nel mondo reale. Durante la seconda sessione, testeremo l'effetto di due diversi segnali percettivi sulla coordinazione bimanuale. Durante gli esperimenti dell'Obiettivo 2, i partecipanti verranno istruiti a "spostare" un mattone virtuale comune con entrambe le braccia verso le finestre di destinazione in tre direzioni (specchio- 90º; parallelo- 45º e 135º) senza inclinare il mattone all'interno di un target MT di 800 millisecondi- 1.2 secondi. I partecipanti completeranno quattro blocchi di 60 prove in un ordine pseudocasuale. Ogni blocco consisterà in una distinta condizione del compito, a seconda della natura dei segnali percettivi forniti.

La condizione 1 sarà simile alla condizione bimanuale con obiettivo comune nell'Aim 1 in cui trasporteranno un blocco virtuale comune fissato in posizione orizzontale a tre bersagli in ordine pseudocasuale. Il movimento della barra sarà una media non ponderata dei due movimenti del braccio; cioè, ogni braccio contribuirà al 50% del movimento della barra virtuale (ponderazione 50-50). Per la Condizione 2, i coefficienti di ponderazione dei due bracci saranno uguali (cioè 50-50); e il mattoncino virtuale si inclinerà nella direzione del braccio ritardato proporzionalmente all'intervallo di tempo relativo tra i bracci. Definizione operativa dell'intervallo di tempo relativo: l'intervallo di tempo relativo è diverso dall'intervallo di tempo assoluto. Il tempo relativo è l'intervallo di tempo tra i tempi relativi di ciascun braccio all'interno della sua traiettoria. Per illustrare, se il braccio sinistro e destro contribuiscono al 70 e 30% del movimento del mattoncino, il ritardo relativo a metà movimento sarà zero se il braccio sinistro e destro hanno coperto metà delle rispettive traiettorie. Pertanto, il ritardo relativo è influenzato dalla componente temporale e spaziale del movimento di ciascun braccio. Dopo ogni prova verrà fornito un feedback simultaneo e post-risposta sull'inclinazione e sul percorso del mattoncino virtuale.

La condizione 3 sarà simile al blocco 1 (blocco fissato in posizione orizzontale), ma il peso del braccio sarà 70-30. Condizione 4: Oltre al feedback "tilt" sul relativo intervallo di tempo, ciascun braccio sarà pesato in modo differenziale, ovvero il braccio paretico avrà un coefficiente di ponderazione più elevato rispetto al braccio non paretico. Nello specifico, il braccio paretico contribuirà al 70% del movimento del mattone virtuale mentre il braccio non paretico contribuirà al 30% del movimento del mattone virtuale. Verranno completate 20 prove di raggiungimento bimanuale in ogni direzione (90º; 45º e 135º) in ordine pseudocasuale.