Robotycznie wspomagana praktyka mentalna

Badanie to składa się z eksperymentów przeprowadzanych przez dwa nienastępujące po sobie dni w Laboratorium Fizjologii Nerwowo-mięśniowej Człowieka znajdującym się w budynku Nauk Biologicznych/Fizjologii Stosowanej Georgia Tech. Jeśli badani zakwalifikują się i wyrażą zgodę na udział w tym badaniu, zostaną poproszeni o przeczytanie i podpisanie formularza zgody. Cały zabieg będzie trwał około 3 godzin dziennie łącznie z przygotowaniem. Badani będą przychodzić do laboratorium w dwa różne dni z tymi samymi zadaniami. Pierwszy dzień będzie służył zapoznaniu się z tymi samymi zadaniami co dzień drugi. Badani przeprowadzą następujący eksperyment. Osoby siadają prosto i rozluźniają ręce i ramiona. Prawy bark zostanie przymocowany za pomocą podkładek do ramienia, aby zapobiec ruchowi zgięcia/wyprostu barku. Prawa ręka i przedramię spoczywają na talerzu ukrytym pod stołem. Robotyczna proteza zostanie umieszczona na stole tak, jak normalnie kładzie się na nim własną rękę. Nie będzie fizycznego połączenia między ręką a robotyczną protezą. Badani aktywują parę przedniej części mięśni barku i górnej części mięśni klatki piersiowej w celu wykonania ruchu chwytania protezy robota. W celu wykonania ruchu uwalniającego protezę, badani aktywują parę tylnej części mięśni barku i mięśnie pleców. Aktywność mięśni będzie rejestrowana za pomocą dwóch małych czujników na każdym mięśniu. Badani będą ćwiczyć aktywację każdej pary mięśni, obserwując sygnał na monitorze. W każdej parze do sterowania cyframi robota zostanie użyty wyraźniejszy sygnał. Tylko osoby zdrowe: Osoby zdrowe wykonają następujące zadania A-F. [A: Odpoczynek] Badani rozluźniają mięśnie bez wysiłku fizycznego lub poznawczego, patrząc na wyłączony monitor. [B: Obserwacja działania robota] Badani rozluźnią mięśnie i skupią się na obserwowaniu sterowanych komputerowo czynności chwytania i zwalniania (2 s na każdy ruch) protezy robota. [C: Wizualny MI] Badani rozluźniają mięśnie i wykonują konwencjonalne wizualizacje mentalne (MI). Pod kierunkiem instrukcji audio badani będą wyobrażać sobie ruchy chwytania i puszczania prawą ręką przez 2 s w każdym ruchu w swoim umyśle. Nie będzie proksymalnego skurczu mięśni. [D: MI kinestetyczny] Przeprowadzona zostanie ta sama procedura MI, co w zadaniu C, z tą różnicą, że badani skupią się na doznaniu kinestetycznym odczuwanym przy wyobrażonych ruchach. [E: Praktyka wzmocniona robotem (szczegółowy opis poniżej)] Badani wykonają wzmocnioną robotem praktykę umysłową obejmującą ruchy chwytania i uwalniania z kontrolą aktywacji mięśni proksymalnych. Podczas tego zadania badani będą również wyobrażać sobie wrażenia kinestetyczne, jakie odczuwano przy odpowiednich ruchach prawą ręką. [F: Proksymalny skurcz mięśnia z wizualną informacją zwrotną wirtualnego robota] Badani wykonują zadanie E z wizualną informacją zwrotną o działaniach wirtualnego robota w 2D na monitorze. [G: Ćwiczenia wspomagane robotem bez MI] Badani wykonują zadanie E bez MI. W ramach zadania reakcji badani zginają palec wskazujący, gdy tylko usłyszą sygnał dźwiękowy. Tylko osoby po udarze: Zadania C [Wizualny MI], E [Praktyka umysłowa wspomagana robotem] i A [Odpoczynek] powyżej będą wykonywane przez osoby po udarze z niedowładem połowiczym prawostronnym, które mogą świadomie aktywować palce i mięśnie proksymalne. W ramach zadania reakcji badani zginają palec wskazujący, gdy tylko usłyszy się sygnał dźwiękowy. TMS (zarówno osoby zdrowe, jak i osoby po udarze): Podczas wyżej wymienionych zadań stymulacja mózgu (zwana TMS) zostanie zastosowana na korze ruchowej w lewej półkuli. Procedura TMS będzie zgodna z procedurą zastosowaną przez badaczy w poprzednich badaniach. Cewka TMS zostanie umieszczona nad precyzyjnym punktem na skórze głowy, gdzie badacze będą stymulować mózg, aby wprawić mięśnie w ruch. Badacze poinformują badanego, kiedy ma się rozpocząć część stymulacji procedury. Pierwszą częścią procedury będzie znalezienie obszaru mózgu kontrolującego mięśnie. Badacze ci ułożą cewkę TMS na głowie i poddadzą badanemu serię stymulacji (zwanych impulsami magnetycznymi). Po zidentyfikowaniu miejsca, które kontroluje mięśnie, badacze znajdą najmniejszą ilość stymulacji potrzebną do aktywacji mięśni spoczynkowych. Druga część zabiegu będzie polegała na wywołaniu skurczu mięśni za pomocą TMS w spoczynku oraz podczas wykonywania opisanych powyżej zadań. Badacze zastosują TMS z pojedynczym impulsem i sparowanym impulsem w odstępach 5-sekundowych lub dłuższych. Ćwiczenie wspomagane robotem (zadanie E i F powyżej): osoba użyje skurczów proksymalnych mięśni, aby zgiąć i wyprostować cyfry protezy robota w celu wykonania zadania uwolnienia z uchwytu. 1) Chwyć. Osoba będzie aktywować mięśnie proksymalne, tak jak w przypadku ruchu aportującego (tylną część mięśni ramion i mięśnie pleców) przez 2 sekundy. Ta aktywacja mięśni kontroluje protezę, aby wygiąć palce, aby uchwycić przedmiot w kształcie cylindra. 2) Zwolnij. Osoba rozluźnia aktywowane powyżej mięśnie proksymalne i aktywuje mięśnie proksymalne, jak przy ruchu sięgającym (przednia część mięśni ramion i górna część mięśni klatki piersiowej) przez 2 sekundy. Ta aktywacja mięśni kontroluje protezę w celu wyprostowania palców w celu uwolnienia przedmiotu. Po zwolnieniu przedmiotu osoba rozluźni mięśnie proksymalne. Osoba będzie powtarzać tę sekwencję, obserwując i słysząc działanie protezy. Sygnał przyspieszenia zostanie wykorzystany do określenia niewielkiego przemieszczenia ramienia. EMG mięśni przedramienia i dłoni będzie monitorowane, aby upewnić się, że te mięśnie są rozluźnione podczas aktywacji mięśni proksymalnych.