Robotisch Augmented Mental Practice

Deze studie bestaat uit experimenten op twee niet-opeenvolgende dagen in het Human Neuromuscular Physiology Laboratory in het Biological Sciences/Applied Physiology Building van Georgia Tech. Als proefpersonen in aanmerking komen en ermee instemmen deel te nemen aan dit onderzoek, wordt proefpersonen gevraagd het toestemmingsformulier te lezen en te ondertekenen. De hele procedure duurt ongeveer 3 uur per dag, inclusief voorbereiding. Proefpersonen komen op twee verschillende dagen naar het lab voor dezelfde taken. De eerste dag zal dienen als kennismaking met dezelfde taken als de tweede dag. De proefpersonen voeren het volgende experiment uit. Individuen zullen rechtop zitten en hun handen en schouders ontspannen. De rechterschouder wordt met kussens aan de bovenarm vastgezet om beweging van schouderflexie/-extensie te voorkomen. De rechterhand en onderarm rusten op een plaat die verborgen is onder een tafel. De robotprothese wordt op de tafel geplaatst zoals men normaal gesproken de eigen arm op tafel legt. Er zal geen fysieke verbinding zijn tussen de hand en de robotprothese. Proefpersonen zullen een paar van het voorste deel van de schouderspieren en het bovenste deel van de borstspieren activeren om een ​​grijpende beweging van de robotprothese te maken. Voor het maken van een ontspannende beweging van de prothese zullen proefpersonen een paar van het ruggedeelte van de schouderspieren en de rugspieren activeren. Spieractiviteit wordt geregistreerd met twee kleine sensoren op elke spier. De proefpersonen oefenen de activering van elk spierpaar terwijl ze naar het signaal op een monitor kijken. In elk paar wordt een duidelijker signaal gebruikt voor het besturen van de robotcijfers. Alleen gezonde proefpersonen: Gezonde proefpersonen voeren de volgende taken A-F uit. [A: Rust] Proefpersonen ontspannen de spieren zonder fysieke of cognitieve inspanning terwijl ze naar de uitgeschakelde monitor staren. [B: Robotische actie-observatie] De proefpersonen ontspannen de spieren en concentreren zich op het observeren van de computergestuurde grijp- en losacties (2 seconden per beweging) van de robotprothese. [C: Visual MI] Proefpersonen zullen de spieren ontspannen en conventionele visuele mentale beeldvorming (MI) uitvoeren. Onder begeleiding van audio-instructie zullen de proefpersonen zich de bewegingen van het grijpen en loslaten met de rechterarm gedurende 2 seconden in elke beweging in hun geest voorstellen. Er zal geen proximale spiercontractie zijn. [D: Kinesthetische MI] Dezelfde MI-procedure als Taak C zal worden uitgevoerd, behalve dat de proefpersonen zich zullen concentreren op de kinesthetische sensatie die werd gevoeld bij de ingebeelde bewegingen. [E: Gerobotiseerde oefening (zie gedetailleerde beschrijving hieronder)] Proefpersonen zullen robotische versterkte mentale oefening uitvoeren voor het grijpen en loslaten van bewegingen met de activeringscontrole van de proximale spieren. Tijdens deze taak zullen proefpersonen zich ook de kinesthetische sensatie voorstellen die werd gevoeld met de overeenkomstige bewegingen met de rechterarm. [F: Proximale spiercontractie met visuele feedback van een virtuele robot] De proefpersonen voeren taak E uit met visuele feedback van virtuele robotacties in 2D op een monitor. [G: Gerobotiseerde oefening zonder MI] Proefpersonen voeren taak E uit zonder MI. Als reactietaak zullen proefpersonen de wijsvinger buigen zodra ze een auditief signaal horen. Alleen proefpersonen na een beroerte: Taken C [Visuele MI], E [Robotisch verbeterde mentale oefening] en A [Rust] hierboven worden uitgevoerd door proefpersonen na een beroerte met rechtszijdige hemiparese die vrijwillig vingers en proximale spieren kunnen activeren. Als reactietaak zullen proefpersonen de wijsvinger buigen zodra een auditief signaal wordt gehoord. TMS (zowel gezonde proefpersonen als proefpersonen na een beroerte): Tijdens de bovengenoemde taken wordt hersenstimulatie (TMS genoemd) toegepast op de motorische cortex in de linkerhersenhelft. De TMS-procedure zal de procedure volgen die de onderzoekers in de vorige onderzoeken hebben gebruikt. Een TMS-spoel wordt over een precies punt op de hoofdhuid geplaatst waar de onderzoekers de hersenen stimuleren om de spier te laten bewegen. De onderzoekers zullen de proefpersoon vertellen wanneer het stimulatiegedeelte van de procedure gaat beginnen. Het eerste deel van de procedure zal zijn om het gebied van de hersenen te vinden dat de spieren aanstuurt. Deze onderzoekers plaatsen de TMS-spoel op het hoofd en geven de proefpersoon een reeks stimulaties (magnetische pulsen genoemd). Zodra de plek is geïdentificeerd die de spieren bestuurt, zullen de onderzoekers de minste hoeveelheid stimulatie vinden die nodig is om de rustende spieren te activeren. Het tweede deel van de procedure bestaat uit het opwekken van spiercontractie met TMS in rust en tijdens de hierboven beschreven taken. De onderzoekers passen single-puls en paired-pulse TMS toe met intervallen van 5 seconden of meer. Gerobotiseerde oefening (taak E en F hierboven): Een persoon zal proximale spiercontracties gebruiken om de robotprothesevingers te buigen en uit te strekken voor het uitvoeren van een grijp-vrijgavetaak. 1) Grijpen. Het individu activeert de proximale spieren als voor een terughaalbeweging (het achterste deel van de schouderspieren en de rugspieren) gedurende 2 seconden. Deze spieractivering regelt de prothese om de cijfers te buigen om een ​​cilindervormig object te grijpen. 2) Laat los. Het individu zal de hierboven geactiveerde proximale spieren ontspannen en de proximale spieren activeren alsof het een reikende beweging is (het voorste deel van de schouderspieren en het bovenste deel van de borstspieren) gedurende 2 seconden. Deze spieractivering bestuurt de prothese om de cijfers uit te breiden om het object los te laten. Na het loslaten van het object, zal het individu de proximale spieren ontspannen. Het individu herhaalt deze reeks terwijl hij de acties van de prothese observeert en hoort. Het versnellingssignaal wordt gebruikt om de lichte verplaatsing van de bovenarm te bepalen. EMG van onderarm- en handspieren wordt gecontroleerd om ervoor te zorgen dat die spieren ontspannen zijn tijdens activatie van de proximale spieren.