脳卒中後の両手協調を改善するための知覚運動相互作用 (Bimanual)

全体的な材料と方法: 提案された実験は、脳卒中の有無にかかわらず、以前の行動心理物理学的研究で使用した一般的なパターンに従います。 腕の運動学を記録し、仮想運動課題とのリアルタイムの動きの相互作用を可能にする制御された仮想環境が使用されます。 モーション キャプチャ システム (Acsention Technology TrakSTAR) と MATLAB ベースの GUI ゲーム環境を統合したプログラムにより、2 つのアームの追跡、仮想ブリックの位置、ターゲット ギャップ、アームの相対的寄与、マッピングなどの特定の操作に対する実験者制御が可能になります。各腕の動きを仮想ブリックの動きに合わせて、リアルタイムおよび応答後のフィードバックを提供します。 参加者は、コンピューターのモニターに面した調節可能な椅子に座って、胴体を椅子に拘束します。 彼らの腕は、低摩擦のテーブルの上で完全に支えられ、最小限の抵抗で水平 (X-Y) 平面内を自由に動きます。 不透明な画面は、参加者の腕の直接の視界を遮ります。 磁気マーカーは、手首の関節のすぐ近位の手に固定され、マーカーの位置はコンピューター画面に表示される仮想ブロックにマッピングされます。 運動タスクは、低摩擦テーブルの 2D (X-Y) 平面で両腕を動かすことによって、コンピューター画面上の仮想ターゲット ギャップに仮想ブリックを移動することです。 レンガのリアルタイムの視覚的フィードバックは利用できますが、レンガを触覚で感じることができません。 知覚的な観点から、独立した目標条件では、各アームが独自の仮想ブリックをターゲット ギャップに移動します。 共通の目標条件では、各腕の動きの所定の重み付けによって、共通のレンガがコンピューター画面上でターゲット ウィンドウに移動されました。

実験を開始する前に、参加者は麻痺側の腕を 3 つの異なる方向 (水平に対して 135º、90º、45º) に伸ばし、各方向で 2 回の試行の最大到達距離を記録します。 3 つの方向にわたる最小到達距離は、ターゲット ギャップの開始位置と終了位置を調整するために使用されます。 ターゲット ウィンドウの位置は、最大到達距離の 70% と 90% に配置され、水平に対して 45°、90°、および 135° の向きになります。 運動実行の観点から、両手で 90 度のターゲットに到達するには、2 本の腕を前方に鏡のように動かす必要があります。 45° と 135° のターゲットに到達するには、これらの方向に 2 本のアームを平行に動かす必要があります。 鏡像運動と平行運動は、異なる運動制御戦略と異なるレベルの脳梁間抑制を必要とすることが示されているため、この研究に含まれています。

手順: 参加者は、実験プロトコルに参加する資格を決定するためのベースライン評価のために実験室に来ます。 このベースライン評価では、次の検査を行います: (1) Fugl-Meyer 検査、(2) ミニメンタルスケール、(3) 線二分検査を使用した片側無視の検査、(4) 以下の患者のための西部失語症バッテリー失語症 (5) TMS 安全性アンケート、(6) MRI 安全性アンケート、(7) ボックス アンド ブロック テスト、および (8) ペン神経認知評価。

患者が研究の資格を得ると、3 つの個別のセッションのために研究室に来ます。 最初の 2 つのセッションは行動セッションで、3 番目のセッションは神経画像セッションになります。

最初の行動セッションでは、参加者は、仮想現実 (VR) ベースのタスクと現実世界のタスクの 2 つの異なるタスクで両手の調整についてテストされます。 VR ベースのタスクでは、ベースライン パフォーマンス データを取得するために、さまざまな条件下で合計 240 回の試行をテストします。 また、参加者には、両手を使って一連の現実世界のタスクを実行してもらいます。 2 番目のセッションでは、両手の協調に対する 2 つの異なる知覚手がかりの効果をテストします。 目的 2 の実験中、参加者は、800 ミリ秒のターゲット MT 内でレンガを傾けることなく、両腕をターゲット ウィンドウに 3 つの方向 (ミラー - 90 度、平行 - 45 度および 135 度) で「移動」するように指示されます。秒。 参加者は、疑似ランダム順序で 4 つの 60 試行ブロックを完了します。 各ブロックは、提供された知覚の手がかりの性質に応じて、個別のタスク条件で構成されます。

条件 1 は、水平位置に固定された共通の仮想ブロックを疑似ランダムな順序で 3 つのターゲットに転送する、目的 1 の共通の目標の両手の条件に似ています。 バーの動きは、2 つの腕の動きの重み付けされていない平均になります。つまり、各アームは仮想バーの動きの 50% に寄与します (50-50 の重み付け)。 条件 2 の場合、2 つのアームの重み付け係数は等しくなります (つまり、 50-50);仮想ブリックは、アーム間の相対タイム ラグに比例して遅れているアームの方向に傾きます。相対タイム ラグの運用上の定義: 相対タイム ラグは、絶対タイム ラグとは異なります。 相対タイムラグは、軌道内の各アームの相対タイミング間のタイムラグです。 たとえば、左右のアームがレンガの動きの 70% と 30% に寄与している場合、左右のアームがそれぞれの軌跡の半分をカバーしていれば、動きの途中での相対的なタイムラグはゼロになります。 したがって、相対的なタイムラグは、各腕の動きの時間的および空間的成分の影響を受けます。 仮想ブリックの傾きとパスに関する同時および応答後のフィードバックは、各試行後に提供されます。

条件 3 はブロック 1 (水平位置に固定されたブロック) に似ていますが、腕の重みは 70-30 になります。 条件 4: 相対的なタイムラグに関する「傾斜」フィードバックに加えて、各腕は異なる重み付けされます。つまり、麻痺のある腕は、麻痺していない腕と比較してより高い重み係数を持ちます。 具体的には、麻痺のある腕は仮想レンガの動きの 70% に寄与し、麻痺していない腕は仮想レンガの動きの 30% に寄与します。 各方向 (90 度、45 度、および 135 度) での両手によるリーチの 20 回の試行は、疑似ランダムな順序で完了します。