Pratica mentale aumentata roboticamente

Questo studio consiste in esperimenti in due giorni non consecutivi nel laboratorio di fisiologia neuromuscolare umana situato nell'edificio di scienze biologiche/fisiologia applicata della Georgia Tech. Se i soggetti si qualificano e accettano di prendere parte a questo studio, ai soggetti verrà chiesto di leggere e firmare il modulo di consenso. L'intera procedura durerà circa 3 ore al giorno, compresa la preparazione. I soggetti verranno in laboratorio in due giorni separati con gli stessi compiti. Il primo giorno servirà per familiarizzare con gli stessi compiti del secondo giorno. I soggetti eseguiranno il seguente esperimento. Gli individui si siederanno in posizione eretta e rilasseranno le mani e le spalle. La spalla destra sarà fissata con cuscinetti alla parte superiore del braccio per impedire il movimento di flessione/estensione della spalla. La mano destra e l'avambraccio saranno appoggiati su un piatto nascosto sotto un tavolo. La protesi robotica verrà posizionata sul tavolo come si farebbe normalmente con il proprio braccio sul tavolo. Non ci sarà alcun collegamento fisico tra la mano e la protesi robotica. I soggetti attiveranno un paio della parte anteriore dei muscoli della spalla e la parte superiore dei muscoli del torace per eseguire un movimento di presa della protesi robotica. Per eseguire un movimento di rilascio della protesi, i soggetti attiveranno un paio della porzione posteriore dei muscoli della spalla e dei muscoli della schiena. L'attività muscolare verrà registrata con due piccoli sensori su ciascun muscolo. I soggetti eserciteranno l'attivazione di ciascuna coppia muscolare mentre osservano il segnale su un monitor. In ogni coppia verrà utilizzato un segnale più chiaro per controllare le cifre robotiche. Solo soggetti sani: i soggetti sani eseguiranno i seguenti compiti A-F. [A: Riposo] I soggetti rilasseranno i muscoli senza sforzo fisico o cognitivo mentre guardano il monitor spento. [B: Osservazione dell'azione robotica] I soggetti rilasseranno i muscoli e si concentreranno sull'osservazione delle azioni di presa e rilascio controllate dal computer (2 s in ogni movimento) della protesi robotica. [C: MI visiva] I soggetti rilasseranno i muscoli ed eseguiranno immagini mentali visive (MI) convenzionali. Con la guida di istruzioni audio, i soggetti immagineranno i movimenti di presa e rilascio con il braccio destro per 2 s in ogni movimento nella loro mente. Non ci sarà alcuna contrazione muscolare prossimale. [D: MI cinestesico] Verrà eseguita la stessa procedura di MI del Compito C, tranne per il fatto che i soggetti si concentreranno sulla sensazione cinestesica percepita con i movimenti immaginati. [E: Pratica roboticamente aumentata (vedi sotto la descrizione dettagliata)] I soggetti eseguiranno una pratica mentale roboticamente aumentata per i movimenti di presa e rilascio con il controllo dell'attivazione dei muscoli prossimali. Durante questo compito, i soggetti immagineranno anche la sensazione cinestesica provata con i movimenti corrispondenti con il braccio destro. [F: Contrazione muscolare prossimale con feedback visivo di un robot virtuale] I soggetti eseguiranno l'attività E con feedback visivo delle azioni del robot virtuale in 2D su un monitor. [G: Pratica aumentata dal robot senza MI] I soggetti eseguiranno il compito E senza MI. Come compito di reazione, i soggetti fletteranno il dito indice non appena sentono un segnale uditivo. Solo soggetti post-ictus: i compiti C [MI visivo], E [Pratica mentale aumentata roboticamente] e A [Riposo] sopra saranno eseguiti da soggetti post-ictus con emiparesi del lato destro che possono attivare volontariamente le dita e i muscoli prossimali. Come compito di reazione, i soggetti fletteranno il dito indice non appena si sentirà un segnale uditivo. TMS (soggetti sani e post-ictus): durante i compiti sopra menzionati, la stimolazione cerebrale (chiamata TMS) verrà applicata sulla corteccia motoria nell'emisfero sinistro. La procedura TMS seguirà quella utilizzata negli studi precedenti dagli investigatori. Una bobina TMS verrà posizionata su un punto preciso del cuoio capelluto dove gli investigatori stimoleranno il cervello a far muovere il muscolo. Gli investigatori diranno al soggetto quando sta per iniziare la parte di stimolazione della procedura. La prima parte della procedura sarà trovare l'area del cervello che controlla i muscoli. Questi ricercatori posizioneranno la bobina TMS sulla testa e daranno al soggetto una serie di stimolazioni (chiamate impulsi magnetici). Una volta identificato il punto che controlla i muscoli, gli investigatori troveranno la minima quantità di stimolazione necessaria per attivare i muscoli a riposo. La seconda parte della procedura sarà quella di evocare la contrazione muscolare con TMS a riposo e durante i compiti sopra descritti. Gli investigatori applicheranno TMS a impulso singolo e accoppiato con intervalli di 5 secondi o più. Pratica robotica aumentata (attività E e F sopra): un individuo utilizzerà le contrazioni muscolari prossimali per flettere ed estendere le dita della protesi robotica per eseguire un'attività di presa-rilascio. 1) Afferrare. L'individuo attiverà i muscoli prossimali come per un movimento di recupero (la parte posteriore dei muscoli della spalla e i muscoli della schiena) per 2 s. Questa attivazione muscolare controlla la protesi per flettere le dita per afferrare un oggetto a forma di cilindro. 2) Rilascio. L'individuo rilasserà i muscoli prossimali sopra attivati ​​e attiverà i muscoli prossimali come per un movimento di estensione (la parte anteriore dei muscoli della spalla e la parte superiore dei muscoli del torace) per 2 s. Questa attivazione muscolare controlla la protesi per estendere le dita per rilasciare l'oggetto. Dopo aver rilasciato l'oggetto, l'individuo rilasserà i muscoli prossimali. L'individuo ripeterà questa sequenza osservando e ascoltando le azioni della protesi. Il segnale di accelerazione verrà utilizzato per determinare il leggero spostamento della parte superiore del braccio. L'EMG dei muscoli dell'avambraccio e della mano sarà monitorato per garantire che tali muscoli siano rilassati durante l'attivazione muscolare prossimale.