Interakcja percepcyjno-motoryczna w celu poprawy koordynacji oburęcznej po udarze (Bimanual)

Ogólny materiał i metody: Proponowane eksperymenty będą zgodne z ogólnym wzorcem, który zastosowaliśmy w poprzednich psychofizycznych badaniach behawioralnych u osób z udarem i bez udaru. Wykorzystane zostanie kontrolowane środowisko wirtualne, które rejestruje kinematykę ramienia i umożliwia interakcję ruchu w czasie rzeczywistym z wirtualnym zadaniem motorycznym. Program integrujący system przechwytywania ruchu (Acsention Technology TrakSTAR) i środowisko gier GUI oparte na MATLABie umożliwia śledzenie dwóch ramion, kontrolę eksperymentatora dla określonych manipulacji, takich jak położenie wirtualnej cegły, odstęp między celami, względny udział ramion i mapowanie każdego ruchu ramienia do ruchu wirtualnego klocka, aby zapewnić informacje zwrotne w czasie rzeczywistym i po odpowiedzi. Uczestnicy będą siedzieć na regulowanym krześle zwróconym twarzą do monitora komputerowego, z tułowiem przywiązanym do krzesła. Ich ramiona będą całkowicie wsparte na blacie stołu o niskim współczynniku tarcia i będą mogły swobodnie poruszać się w płaszczyźnie poziomej (X-Y) przy minimalnym oporze. Nieprzezroczysty ekran zasłania uczestnikom bezpośrednie widzenie ich ramion. Magnetyczne znaczniki zostaną przymocowane do ich dłoni tuż obok stawu nadgarstkowego, a położenie znaczników zostanie odwzorowane na wirtualnym klocku pokazanym na ekranie komputera. Zadaniem motorycznym jest przesunięcie wirtualnego klocka (klocków) do wirtualnej docelowej szczeliny na ekranie komputera poprzez poruszanie obydwoma ramionami w płaszczyźnie 2D (X-Y) na stole o niskim współczynniku tarcia. Chociaż dostępna jest wizualna informacja zwrotna o cegle w czasie rzeczywistym, cegły nie można wyczuć dotykowo. Z perspektywy percepcyjnej, w warunkach niezależnego celu, każde ramię przesuwa własny wirtualny klocek do docelowej luki. W warunkach wspólnego celu wspólna cegła była przesuwana na ekranie komputera do docelowego okna przez z góry określoną wagę każdego ruchu ramienia.

Przed rozpoczęciem eksperymentów uczestnicy będą sięgać niedowładnym ramieniem w trzech różnych kierunkach (135º, 90º i 45º względem poziomu), aby zarejestrować maksymalną odległość sięgania dla dwóch prób w każdym kierunku. Minimalna odległość zasięgu w trzech kierunkach zostanie wykorzystana do kalibracji pozycji początkowej i końcowej odstępów docelowych. Docelowa pozycja okna zostanie umieszczona na 70 i 90% maksymalnej odległości zasięgu, zorientowana pod kątem 45º, 90º i 135º względem poziomu. Z punktu widzenia wykonania motorycznego dwuręczne sięganie do celu pod kątem 90º będzie wymagało lustrzanych ruchów obu ramion w kierunku do przodu. Sięganie do celów 45º i 135º będzie wymagało równoległych ruchów obu ramion w tych kierunkach. Wykazano, że ruchy lustrzane i równoległe wymagają różnych strategii kontroli motorycznej, a także różnych poziomów hamowania przez modzelowate, dlatego zostały uwzględnione w tym badaniu.

Procedury: Uczestnicy przyjdą do laboratorium w celu przeprowadzenia oceny wyjściowej w celu określenia uprawnień do udziału w protokole eksperymentalnym. Podczas tej oceny wyjściowej wykonamy następujące testy: (1) Badanie Fugla-Meyera, (2) Skala Mini-mentalna, (3) Testy zaniedbania połowiczego za pomocą testu przecięcia linii, (4) Bateria Zachodniej Afazji dla pacjentów z Afazja (5) Kwestionariusz bezpieczeństwa TMS, (6) Kwestionariusz bezpieczeństwa MRI, (7) Test pudełkowy i blokowy oraz (8) Ocena neurokognitywna Penna.

Gdy pacjenci zostaną zakwalifikowani do badania, przyjdą do laboratorium na trzy oddzielne sesje. Pierwsze dwie sesje będą sesjami behawioralnymi, podczas gdy trzecia sesja będzie sesją neuroobrazowania.

Podczas pierwszej sesji behawioralnej uczestnicy zostaną przetestowani pod kątem koordynacji dwuręcznej w dwóch różnych zadaniach — zadaniach opartych na rzeczywistości wirtualnej (VR) i zadaniach w świecie rzeczywistym. W zadaniu opartym na VR przetestujemy łącznie 240 prób w różnych warunkach, aby uzyskać podstawowe dane dotyczące wydajności. Poprosimy również uczestników o wykonanie baterii bimanualnych zadań w świecie rzeczywistym. Podczas drugiej sesji przetestujemy wpływ dwóch różnych bodźców percepcyjnych na koordynację dwuręczną. Podczas eksperymentów Celu 2 uczestnicy zostaną poinstruowani, aby „przesunąć” wspólny wirtualny klocek obiema rękami do docelowych okien w trzech kierunkach (lustro – 90º; równolegle – 45º i 135º) bez przechylania klocka w docelowym MT wynoszącym 800 milisekund – 1,2 sekundy. Uczestnicy wykonają cztery bloki po 60 prób w kolejności pseudolosowej. Każdy blok będzie się składał z odrębnego warunku zadania, w zależności od natury dostarczonych wskazówek percepcyjnych.

Warunek 1 będzie podobny do dwuręcznego warunku wspólnego celu w Aim 1, w którym przetransportują wspólny wirtualny blok ustawiony w pozycji poziomej do trzech celów w pseudolosowej kolejności. Ruch sztangi będzie nieważoną średnią dwóch ruchów ramion; tj. każde ramię będzie miało udział w 50% ruchu wirtualnej sztangi (ważenie 50-50). Dla Warunku 2 współczynniki ważenia dwóch ramion będą równe (tj. 50-50); a wirtualny klocek przechyli się w kierunku ramienia opóźnionego proporcjonalnie do względnego opóźnienia czasowego między ramionami.Operacyjna definicja względnego opóźnienia czasowego: Względne opóźnienie czasowe różni się od bezwzględnego opóźnienia czasowego. Względne opóźnienie czasowe to opóźnienie czasowe między względnymi synchronizacjami każdego ramienia w ramach jego trajektorii. Aby to zilustrować, jeśli lewe i prawe ramię przyczyniają się do 70 i 30% ruchu cegły, względne opóźnienie w połowie ruchu wyniesie zero, jeśli lewe i prawe ramię pokonały połowę swoich odpowiednich trajektorii. Dlatego na względne opóźnienie czasowe wpływa zarówno czasowa, jak i przestrzenna składowa ruchu każdego ramienia. Po każdej próbie zostaną dostarczone równoczesne i poreakcyjne informacje zwrotne dotyczące nachylenia i ścieżki wirtualnej cegły.

Warunek 3 będzie podobny do bloku 1 (blok unieruchomiony w pozycji poziomej), ale obciążenie ramienia będzie wynosić 70-30. Warunek 4: Oprócz sprzężenia zwrotnego „przechylenia” dotyczącego względnego opóźnienia, każde ramię będzie różnie ważone – tj. ramię z niedowładem będzie miało wyższy współczynnik ważenia w porównaniu z ramieniem bez niedowładu. Konkretnie, ramię niedowładne będzie miało udział w 70% wirtualnego ruchu klocka, podczas gdy ramię nieparetyczne będzie miało udział w 30% wirtualnego ruchu klocka. 20 prób oburęcznego sięgania w każdym kierunku (90º; 45º i 135º) zostanie zakończonych w pseudolosowej kolejności.