En utilisant un tapis roulant de courroies pour évaluer la généralisation de l’Adaptation locomotion humaine
Summary
Les auteurs décrivent un protocole pour l’étude de l’adaptation humaine locomotrice utiliser le tapis roulant de courroies, qui a deux ceintures qui peuvent de piloter chaque jambe à un rythme différent. Plus précisément, nous nous concentrons sur un paradigme visant à tester la généralisation des patrons locomotrices adaptés aux différents contextes à pied (p. ex., démarche vitesses, marche des environnements).
Abstract
La compréhension des mécanismes sous-jacents locomotrice apprentissage aide les chercheurs et cliniciens optimiser la démarche recyclage dans le cadre de la rééducation motrice. Toutefois, il peut être difficile d’étudier l’apprentissage humain locomotrice. Au cours de la petite enfance et l’enfance, le système neuromusculaire est assez immature, et il est peu probable que locomotrice apprentissage durant les premiers stades du développement est régi par les mêmes mécanismes que dans l’âge adulte. Par les humains de temps arriver à maturité, ils sont donc compétents à marcher qu’il est difficile d’aboutir à une tâche suffisamment originale pour étudier l’apprentissage locomotrice de novo . Le tapis de course de courroies, qui a deux ceintures qui peuvent de piloter chaque jambe à un rythme différent, permet l’étude de deux court-(c.-à-d.immédiate) et à long terme (c’est-à-dire, ces minutes-jours ; une forme d’apprentissage moteur) modifications en réponse à la démarche une nouveau changement dans l’environnement à pied. Individus peuvent facilement projetés pour une exposition antérieure au tapis roulant courroies, assurant ainsi que tous les participants expérimentales n’ont pas (ou équivalent) une expérience antérieure. Cet article décrit un protocole d’adaptation typique courroies tapis roulant qui intègre des méthodes d’essai afin de quantifier l’apprentissage locomotrice et généralisation de cet apprentissage dans d’autres contextes à pied. Une discussion des considérations importantes pour la conception de tapis roulant courroies expériences suit, y compris des facteurs comme le tapis roulant courroie vitesses, pauses et distracteurs. En outre, potentiel mais peu étudiée des variables confondantes (p. ex., des mouvements de bras, une expérience antérieure) sont considérés dans la discussion.
Introduction
Un tapis roulant les courroies a deux ceintures qui peuvent de piloter chaque jambe à un rythme différent, ou dans une autre direction. Ce dispositif a été utilisé tout d’abord il y a comme un outil de plus de 45 ans afin d’étudier la coordination entre les jambes (c.-à-d., coordination interlimb) durant la marche1. Cela et autres études au début principalement utilisaient les chats comme un modèle expérimental1,2,3, mais les insectes ont été également étudiés4. Les premières enquêtes de courroies de locomotion chez les bébés humains et adultes ont été publiées en 1987 et 1994, respectivement de5,6. Ces premières études chez les animaux humains et non-humains étudié principalement à court terme (c’est-à-direimmédiat) Rajustements en coordination interlimb pour préserver la stabilité et la progression vers l’avant lorsque les jambes sont conduits à des vitesses différentes. Une étude réalisée en 1995 a fait remarquer que plus longues périodes (plusieurs minutes) courroies marche affaibli la capacité des humains adultes perçoivent la vitesse du tapis de course tapis avec précision et de faire des ajustements pour égaliser les vitesses de chaque côté. Ceci suggère que la cartographie sensorimotrice de marche a été recalibré7. Cependant, ce n’est que 2005 que le premier rapport cinématique de l’adaptation humaine moteur détaillé plus de 10 minutes de courroies tapis de course à pied a été publiée8.
Adaptation moteur désigne un processus pilotée par erreur au cours de laquelle des mappages sensorimotrices des mouvements bien savants sont ajustés en réponse à une demande nouvelle, prévisible9. C’est une forme d’apprentissage moteur qui se produit sur une période de champ d’exercice élargi (minutes et heures) et entraîne des effets secondaires, qui sont des changements dans le modèle de mouvement lorsque la demande est retirée et/ou les conditions revienne à la normale. Par exemple, marcher sur split-ceintures initialement pousse les gens à marcher avec une coordination interlimb asymétrique, ressemblant à une boiterie. Avec quelques minutes de marche des courroies, les gens s’adaptent leur coordination marche afin que leur démarche devient plus symétrique. Lorsque les deux ceintures revenir ultérieurement à la même vitesse (c.-à-d. lié-ceintures), rétablissant ainsi les conditions normales de marche, gens démontrent séquelles en marchant avec coordination asymétrique. Ces séquelles doivent être activement hors adaptés ou désappris sur plusieurs minutes de ceinture attachée marche avant coordination marche normale est restaurée8.
Après les 2005 Reisman et al. 8 analyse cinématique de ceinture de split à pied chez les humains, utilisation du tapis roulant courroies en recherches publiées a augmenté d’environ dix fois par rapport à la décennie précédente. Pourquoi le tapis de course courroies devient plus populaire comme un outil expérimental ? Courroies ambulation est clairement une tâche de laboratoire – l’analogue de monde réel plus proche est tournant ou à pied dans un cercle serré, mais le tapis de course courroies induit une version beaucoup plus extrême de se transformer, avec une jambe conduite deux à quatre fois plus vite que l’autre. Le fait que le tapis roulant de courroies est qu’une tâche très inhabituelle de marche offre plusieurs avantages pour l’étude d’apprentissage locomotrice. Tout d’abord, c’est nouveau pour la plupart des gens indépendamment de l’âge et indépendant de la marche d’expérience ; Il est facile aux participants expérimental écran de nouveauté de la marche des courroies. Deuxièmement, le tapis roulant de courroies induit des changements considérables en coordination interlimb qui ne sont pas résolus rapidement. Le taux relativement faibles de l’adaptation et dé-adaptation nous permette d’étudier comment les différentes formation interventions peuvent modifier ces tarifs sans aborder un plafond. Troisièmement, la cinématique8,10, cinétique11,12,13,14, électromyographique6,15,16 , et perceptuelles7,17,18,19 modifications qui se produisent avec adaptation de courroies tapis de course ont été bien étudiées, comme a le contrôle neural de cette tâche20 ,21,22. En d’autres termes, des adaptations au tapis roulant courroies ont été documentées et répliquées par plusieurs groupes différents, ce qui en fait une tâche d’apprentissage locomotrice bien caractérisés.
Au cours des dix dernières années, plusieurs études ont démontré la nature de la tâche – et spécifique au contexte de l’adaptation de courroies. Séquelles après adaptation de courroies sont considérablement réduits en amplitude si elles sont testées dans des conditions différentes de la condition de formation. Par exemple, les séquelles sont plus faibles si la personne est amenée dans un environnement différent (par exemple, sur sol marche23), effectue une tâche locomoteur différente (par exemple, vers l’arrière marche ou course13, ( 24), ou même se promène à une vitesse différente de la vitesse de la courroie plus lente au cours de l’adaptation,25. Les efforts pour établir des paramètres qui régissent la généralisation de l’adaptation locomotrice se poursuivent.
L’objectif de cet article est de décrire un protocole pour l’utilisation du tapis de course de courroies pour étudier l’adaptation humaine locomotrice et généralisation du modèle adapté à d’autres contextes de marche (c’est-à-dire, différentes vitesses de marche et environnements). Alors que le protocole décrit ici est le plus directement dérivée de celle utilisée dans Hamzey et al. 25 (figure 1a), il est à noter que ce protocole a été informé par un certain nombre d’études qui l’ont précédée,8,23,24,26, 27,,28. La méthode a été initialement développée pour vérifier l’hypothèse que maintenir la constance de la vitesse de marche entre le tapis de course et de milieux de terrain améliorerait la généralisation des courroies marchant à travers ces différents environnements25. Dans la section protocole ci-dessous, nous donnons des instructions sur la façon de reproduire cette version de la méthode de courroies tapis de course, avec des notes qui indiquent comment certaines étapes du protocole peuvent être modifiées à des fins différentes méthode.
Protocol
Representative Results
Discussion
De nombreuses études ont montré que les personnes s’adaptent coordination marche sur un tapis roulant de courroies afin de rétablir la symétrie dans les paramètres de coordination interlimb comme la longueur de l’étape et support double durée. Lorsque des conditions naturelles à pied sont restauré suivant courroies marche, les participants continuent en utilisant le modèle de démarche adaptée, conduisant à des effets secondaires qui doivent être désappris afin de revenir à la coordination de marche no…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été financé par un scientifique américain de coeur Association Development Grant (#12SDG12200001) à E. Viard. Affiliation actuelle de R. Hamzey est le département de génie mécanique, Université de Boston, Boston, MA, USA. Affiliation actuelle d’e. Kirk est le département de l’HGM Institute of Health Professions de physiothérapie.
Materials
| Split-belt treadmill | Woodway | The WOODWAY SPLIT-BELT is an advanced gate measurement and analysis tool used for synchronous or asynchronous running/walking. With its unique and innovative dual belt system, the "SPLIT-BELT," provides infinitely variable speed control of each leg independently. Used for gait rehab, the gas-assisted, fully adjusted handrail options provide more room for therapists and patients. | |
| Codamotion CX1 | Charmwood Dynamics, Ltd, Leicestershire, UK |
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