로봇으로 증강된 정신 연습

이 연구는 Georgia Tech의 Biological Sciences/Applied Physiology Building에 위치한 Human Neuromuscular Physiology Laboratory에서 연속되지 않은 2일 동안의 실험으로 구성됩니다. 피험자가 이 연구에 참여할 자격이 있고 동의하는 경우, 피험자는 동의서를 읽고 서명해야 합니다. 전체 절차는 준비를 포함하여 하루에 약 3시간 동안 진행됩니다. 피험자는 동일한 작업에 대해 별도의 이틀에 걸쳐 연구실에 올 것입니다. 첫째 날은 둘째 날과 동일한 작업에 익숙해지는 역할을 합니다. 피험자는 다음 실험을 수행합니다. 개인은 똑바로 앉아 손과 어깨를 이완합니다. 오른쪽 어깨는 어깨 굴곡/신전 움직임을 방지하기 위해 상완에 패드로 고정됩니다. 오른손과 팔뚝은 테이블 아래 숨겨진 접시에 놓입니다. 로봇 보철물은 일반적으로 자신의 팔을 테이블 위에 놓듯이 테이블 위에 놓입니다. 손과 로봇 보철물 사이에는 물리적 연결이 없습니다. 대상자는 로봇 보철물을 잡는 동작을 만들기 위해 한 쌍의 어깨 근육 앞부분과 가슴 근육 윗부분을 활성화합니다. 보철물의 이완 동작을 만들기 위해 대상자는 어깨 근육의 등 부분과 등 근육을 활성화합니다. 근육 활동은 각 근육에 있는 두 개의 작은 센서로 기록됩니다. 피험자는 모니터의 신호를 보면서 각 근육 쌍의 활성화를 연습합니다. 각 쌍에서 로봇 숫자를 제어하는 ​​데 더 명확한 신호가 사용됩니다. 건강한 피험자만 해당: 건강한 피험자는 다음 작업 A-F를 수행합니다. [A: 휴식] 피험자는 꺼진 모니터를 바라보며 육체적 또는 인지적 노력 없이 근육을 이완하게 됩니다. [B: 로봇 동작 관찰] 피험자는 근육을 이완하고 로봇 보철물의 컴퓨터 제어 파악 및 해제 동작(각 움직임에서 2초)을 관찰하는 데 집중합니다. [C: Visual MI] 피험자는 근육을 이완하고 기존의 시각적 정신 이미지(MI)를 수행합니다. 오디오 지침의 안내에 따라 피험자는 각 동작에서 2초 동안 오른팔로 잡고 해제하는 동작을 마음 속으로 상상합니다. 근위 근육 수축이 없을 것입니다. [D: Kinesthetic MI] 상상의 움직임으로 느꼈던 운동감각에 피험자가 집중하는 것을 제외하고는 Task C와 동일한 MI 절차가 수행됩니다. [E: 로봇 증강 연습(자세한 설명은 아래 참조)] 피험자는 근위 근육의 활성화 제어를 통해 파악 및 해제 동작을 위해 로봇 증강 정신 연습을 수행합니다. 이 작업을 수행하는 동안 피험자는 오른팔의 해당 동작으로 느꼈던 운동감각도 상상하게 됩니다. [F: 가상 로봇의 시각적 피드백을 통한 근위 근육 수축] 주제는 모니터에서 2D로 가상 로봇 동작의 시각적 피드백과 함께 작업 E를 수행합니다. [G: MI 없이 로봇 증강 연습] 피험자는 MI 없이 작업 E를 수행합니다. 반응 작업으로 피험자는 청각 신호를 듣자마자 집게 손가락을 구부릴 것입니다. 뇌졸중 후 피험자만 해당: 위의 작업 C[시각적 MI], E[로봇 증강 정신 연습] 및 A[휴식]은 손가락과 근위 근육을 자발적으로 활성화할 수 있는 오른쪽 편마비가 있는 뇌졸중 후 피험자가 수행합니다. 반응 작업으로 피험자는 청각 신호가 들리자 마자 집게 손가락을 구부릴 것입니다. TMS(건강한 대상과 뇌졸중 후 대상 모두): 위에서 언급한 작업 중에 뇌 자극(TMS라고 함)이 좌반구의 운동 피질에 적용됩니다. TMS 절차는 조사자가 이전 연구에서 사용한 절차를 따를 것입니다. TMS 코일은 수사관이 근육을 움직이도록 뇌를 자극할 두피의 정확한 지점에 배치됩니다. 수사관은 절차의 자극 부분이 시작되려고 할 때 피험자에게 알릴 것입니다. 절차의 첫 번째 부분은 근육을 제어하는 ​​뇌 영역을 찾는 것입니다. 이 조사관은 머리에 TMS 코일을 배치하고 피험자에게 일련의 자극(자기 펄스라고 함)을 제공합니다. 근육을 제어하는 ​​지점이 확인되면 조사자는 휴식 중인 근육을 활성화하는 데 필요한 최소한의 자극을 찾습니다. 절차의 두 번째 부분은 휴식과 위에서 설명한 작업 중에 TMS로 근육 수축을 유발하는 것입니다. 조사관은 5초 이상의 간격으로 단일 펄스 및 쌍 펄스 TMS를 ​​적용합니다. 로봇으로 증강된 연습(위의 작업 E 및 F): 개인은 잡기-해제 작업을 수행하기 위해 근위 근육 수축을 사용하여 로봇 보철 손가락을 구부리고 확장합니다. 1) 파악. 개인은 2초 동안 회복 동작(어깨 근육과 등 근육의 뒤쪽 부분)을 위해 근위 근육을 활성화합니다. 이 근육 활성화는 원통 모양의 물체를 잡기 위해 손가락을 구부리기 위해 보철물을 제어합니다. 2) 릴리스. 개인은 위에서 활성화된 근위 근육을 이완하고 2초 동안 팔 뻗기 동작(어깨 근육의 앞부분과 가슴 근육의 윗부분)을 하는 것처럼 근위 근육을 활성화합니다. 이 근육 활성화는 보철물을 제어하여 물체를 해제하기 위해 손가락을 확장합니다. 물체를 놓은 후 개인은 근위 근육을 이완합니다. 개인은 보철물의 작용을 관찰하고 듣는 동안 이 순서를 반복할 것입니다. 가속 신호는 상완의 약간의 변위를 결정하는 데 사용됩니다. 전완 및 손 근육의 EMG를 모니터링하여 근위 근육 활성화 중에 해당 근육이 이완되었는지 확인합니다.