Перцептивно-моторное взаимодействие для улучшения бимануальной координации после инсульта (Bimanual)

Общие материалы и методы. Предлагаемые эксперименты будут следовать общей схеме, которую мы использовали в предыдущих поведенческих психофизических исследованиях у людей с инсультом и без него. Будет использоваться контролируемая виртуальная среда, которая записывает кинематику руки и позволяет в режиме реального времени взаимодействовать с виртуальной двигательной задачей. Программа, объединяющая систему захвата движения (Acsention Technology TrakSTAR) и игровую среду с графическим интерфейсом на основе MATLAB, позволяет отслеживать две руки, управлять экспериментатором для конкретных манипуляций, таких как положение виртуального кирпича, целевой зазор, относительный вклад рук и отображение каждого движения руки к движению виртуального кирпича, чтобы обеспечить обратную связь в реальном времени и после ответа. Участники будут сидеть на регулируемом стуле лицом к монитору компьютера, при этом их туловище будет приковано к стулу. Их руки будут полностью опираться на поверхность стола с низким коэффициентом трения и свободно перемещаться в горизонтальной (X-Y) плоскости с минимальным сопротивлением. Непрозрачный экран закроет участникам прямой обзор их рук. Магнитные маркеры будут прикреплены к их рукам непосредственно рядом с лучезапястным суставом, а положение маркеров будет отображено на виртуальном кирпиче, показанном на экране компьютера. Двигательная задача состоит в том, чтобы переместить виртуальный кирпич(и) в виртуальный целевой зазор(ы) на экране компьютера, перемещая обе руки в 2D (X-Y) плоскости на столе с низким коэффициентом трения. Несмотря на то, что визуальная обратная связь с кирпичом доступна в режиме реального времени, кирпич нельзя ощутить тактильно. С точки зрения восприятия, в состоянии независимой цели каждая рука перемещает свой собственный виртуальный кирпичик в целевую щель. В условиях общей цели обычный кирпичик перемещался на экране компьютера в целевое окно за счет заранее определенного взвешивания каждого движения руки.

Перед началом экспериментов участники будут тянуться паретичной рукой в ​​трех разных направлениях (135º, 90º и 45º относительно горизонтали), чтобы записать максимальное расстояние досягаемости для двух попыток в каждом направлении. Минимальное расстояние досягаемости по трем направлениям будет использоваться для калибровки начального и конечного положения целевых зазоров. Положение целевого окна будет расположено на 70 и 90% максимального расстояния досягаемости, ориентированного под углами 45°, 90° и 135° относительно горизонтали. С точки зрения двигательного исполнения бимануальное достижение цели под углом 90º потребует зеркальных движений двух рук в прямом направлении. Для достижения целей под углами 45° и 135° потребуются параллельные движения двух рук в этих направлениях. Было показано, что зеркальные и параллельные движения требуют различных стратегий управления моторикой, а также различных уровней транскаллозального торможения, поэтому они были включены в это исследование.

Процедуры: Участники придут в лабораторию для базовой оценки, чтобы определить право на участие в экспериментальном протоколе. Во время этой исходной оценки мы проведем следующие тесты: (1) исследование Фугля-Мейера, (2) мини-ментальную шкалу, (3) тесты на геминиглект с использованием теста линейной бисекции, (4) батарея Западной афазии для пациентов с Афазия (5) опросник безопасности ТМС, (6) опросник безопасности МРТ, (7) тест Box and Block, а также (8) нейрокогнитивная оценка Пенна.

Как только пациенты получат право на участие в исследовании, они придут в лабораторию на три отдельных сеанса. Первые два сеанса будут поведенческими сеансами, а третий сеанс будет сеансом нейровизуализации.

Во время первого поведенческого сеанса участники будут проверены на бимануальную координацию в двух разных задачах — задачах, основанных на виртуальной реальности (VR), и задачах реального мира. В задаче на основе виртуальной реальности мы проведем в общей сложности 240 испытаний в различных условиях, чтобы получить базовые данные о производительности. Мы также попросим участников выполнить ряд бимануальных задач в реальном мире. Во время второго сеанса мы проверим влияние двух разных перцептивных сигналов на бимануальную координацию. Во время экспериментов «Цель 2» участникам будет предложено «переместить» обычный виртуальный кирпич обеими руками к целевым окнам в трех направлениях (зеркально — 90°; параллельно — 45° и 135°), не наклоняя кирпич в пределах целевого MT 800 миллисекунд — 1,2. секунды. Участники завершат четыре блока по 60 попыток в псевдослучайном порядке. Каждый блок будет состоять из отдельного условия задачи в зависимости от характера обеспечиваемых перцептивных сигналов.

Условие 1 будет аналогично бимануальному условию с общей целью в Задаче 1, где они будут транспортировать общий виртуальный блок, зафиксированный в горизонтальном положении, к трем целям в псевдослучайном порядке. Движение штанги будет невзвешенным средним значением двух движений рук; т. е. каждая рука будет участвовать в 50% движения виртуального стержня (50-50 взвешиваний). Для условия 2 весовые коэффициенты двух рук будут равны (т.е. 50-50); и виртуальный кирпич будет наклоняться в направлении отстающей руки пропорционально относительной задержке во времени между руками. Рабочее определение относительной задержки во времени: Относительная задержка во времени отличается от абсолютной задержки во времени. Относительное запаздывание во времени — это запаздывание во времени между относительным временем движения каждой руки в пределах ее траектории. Для иллюстрации, если левая и правая рука вносят вклад в 70 и 30% движения кирпича, относительная задержка во времени в середине движения будет равна нулю, если левая и правая рука прошли половину своих соответствующих траекторий. Следовательно, на относительную задержку во времени влияет как временная, так и пространственная составляющая движения каждой руки. Параллельная и пост-ответная обратная связь об наклоне и пути виртуального кирпича будет предоставляться после каждого испытания.

Условие 3 будет аналогично блоку 1 (блок зафиксирован в горизонтальном положении), но вес руки будет 70-30. Условие 4: в дополнение к обратной связи «наклон» об относительной временной задержке каждая рука будет иметь дифференциальный вес, т. Е. Паретическая рука будет иметь более высокий весовой коэффициент по сравнению с непаретичной рукой. В частности, паретическая рука будет способствовать 70% виртуального движения кирпича, а непаретическая рука будет способствовать 30% виртуального движения кирпича. 20 попыток бимануального дотягивания в каждом направлении (90º; 45º и 135º) будут выполнены в псевдослучайном порядке.