Robotisk utvidet mental praksis

Denne studien består av eksperimenter på to ikke-påfølgende dager i Human Neuromuscular Physiology Laboratory som ligger i Biological Sciences/Applied Physiology Building of Georgia Tech. Hvis forsøkspersonene kvalifiserer og godtar å delta i denne studien, vil forsøkspersonene bli bedt om å lese og signere samtykkeskjemaet. Hele prosedyren vil vare ca. 3 timer per dag, inkludert forberedelse. Emner vil komme til laboratoriet på to separate dager med de samme oppgavene. Den første dagen vil fungere som kjennskap til de samme oppgavene som den andre dagen. Forsøkspersonene vil utføre følgende eksperiment. Enkeltpersoner vil sitte oppreist og slappe av i hender og skuldre. Høyre skulder festes med puter til overarmen for å hindre skulderfleksjon/ekstensjonsbevegelse. Høyre hånd og underarm vil hvile på en tallerken gjemt under et bord. Robotprotesen vil bli plassert på bordet slik man normalt vil legge sin egen arm på bordet. Det vil ikke være noen fysisk forbindelse mellom hånden og robotprotesen. Forsøkspersonene vil aktivere et par av den fremre delen av skuldermusklene og den øvre delen av brystmusklene for å gjøre en gripende bevegelse av robotprotesen. For å gjøre en frigjørende bevegelse av protesen, vil forsøkspersonene aktivere et par av den bakre delen av skuldermusklene og ryggmusklene. Muskelaktivitet vil bli registrert med to små sensorer på hver muskel. Forsøkene vil øve på aktiveringen av hvert muskelpar mens de ser på signalet på en monitor. I hvert par vil et klarere signal bli brukt for å kontrollere robotsifrene. Kun friske fag: Friske fag skal utføre følgende oppgaver A-F. [A: Hvile] Personer vil slappe av i musklene uten fysisk eller kognitiv anstrengelse mens de ser på den avslåtte skjermen. [B: Robotisk handlingsobservasjon] Forsøkspersonene vil slappe av i musklene og fokusere på å observere de datastyrte gripe- og slipphandlingene (2 s i hver bevegelse) til robotprotesen. [C: Visuell MI] Forsøkspersonene vil slappe av i musklene og utføre konvensjonelle visuelle mentale bilder (MI). Med veiledning av lydinstruksjon vil forsøkspersonene forestille seg gripe- og slippbevegelsene med høyre arm i 2 s i hver bevegelse i tankene deres. Det vil ikke være noen proksimal muskelkontraksjon. [D: Kinestetisk MI] Den samme MI-prosedyren som Oppgave C vil bli utført, bortsett fra at forsøkspersonene vil fokusere på den kinestetiske følelsen som ble følt med de forestilte bevegelsene. [E: Robotisk forsterket praksis (se under detaljert beskrivelse)] Forsøkspersonene vil utføre robotisk forsterket mental praksis for å gripe og slippe bevegelser med aktiveringskontroll av de proksimale musklene. Under denne oppgaven vil forsøkspersonene også forestille seg den kinestetiske følelsen som ble følt med de tilsvarende bevegelsene med høyre arm. [F: Proksimal muskelkontraksjon med visuell tilbakemelding fra en virtuell robot] Forsøkspersonene vil utføre oppgave E med visuell tilbakemelding av virtuelle robothandlinger i 2D på en monitor. [G: Robotisk utvidet praksis uten MI] Emner vil utføre oppgave E uten MI. Som en reaksjonsoppgave vil forsøkspersonene bøye pekefingeren så snart de hører et auditivt signal. Kun personer etter slag: Oppgavene C [Visuell MI], E [Robotisk forsterket mental praksis] og A [Hvile] ovenfor vil bli utført av forsøkspersoner etter slag med hemiparese på høyre side som frivillig kan aktivere fingre og proksimale muskler. Som en reaksjonsoppgave vil forsøkspersonene bøye pekefingeren så snart et auditivt signal høres. TMS (både friske og etter slag): Under de ovennevnte oppgavene vil hjernestimulering (kalt TMS) påføres over den motoriske cortex i venstre hjernehalvdel. TMS-prosedyren vil følge den som ble brukt i de tidligere studiene av etterforskerne. En TMS-spole vil bli plassert over et presist punkt i hodebunnen hvor etterforskerne vil stimulere hjernen til å få muskelen til å bevege seg. Etterforskerne vil fortelle forsøkspersonen når stimuleringsdelen av prosedyren er i ferd med å begynne. Den første delen av prosedyren vil være å finne området av hjernen som styrer muskler. Disse etterforskerne vil plassere TMS-spolen på hodet og vil gi motivet en rekke stimuleringer (kalt magnetiske pulser). Når stedet som kontrollerer musklene er identifisert, vil etterforskerne finne den minste mengden stimulering som trengs for å aktivere hvilemusklene. Den andre delen av prosedyren vil være å fremkalle muskelkontraksjon med TMS i hvile og under oppgavene beskrevet ovenfor. Etterforskerne vil bruke enkelt-puls og paret-puls TMS med 5-sekunders intervaller eller mer. Robotisk utvidet praksis (Oppgave E og F ovenfor): En person vil bruke proksimale muskelsammentrekninger for å bøye og utvide robotprotesesifrene for å utføre en gripefrigjøringsoppgave. 1) Ta tak. Individet vil aktivere de proksimale musklene som for en apporterende bevegelse (den bakre delen av skuldermusklene og ryggmusklene) i 2 s. Denne muskelaktiveringen styrer protesen til å bøye sifrene for å gripe en sylinderformet gjenstand. 2) Slipp. Individet vil slappe av de ovenfor aktiverte proksimale musklene og aktivere de proksimale musklene som for en strekkbevegelse (den fremre delen av skuldermusklene og den øverste delen av brystmusklene) i 2 s. Denne muskelaktiveringen kontrollerer protesen for å utvide sifrene for å frigjøre objektet. Etter å ha sluppet gjenstanden vil individet slappe av de proksimale musklene. Individet vil gjenta denne sekvensen mens han observerer og hører handlingene til protesen. Akselerasjonssignalet vil bli brukt til å bestemme den svake forskyvningen av overarmen. EMG av underarms- og håndmuskler vil bli overvåket for å sikre at disse musklene er avslappet under proksimal muskelaktivering.