Virkningen af Motor Task Betingelser på målrettet Arm Nå Kinematics og Trunk Kompensation i kroniske Stroke Survivors
Summary
Denne protokol har til formål at undersøge virkningen af opgave betingelser på bevægelse strategier i kronisk slagtilfælde overlevende. Desuden kan denne protokol bruges til at undersøge, om en begrænsning i albue forlængelse induceret af neuromuskulære elektriske stimulation forårsager trunk kompensation under mål-rettet arm når i ikke-handicappede voksne.
Abstract
Trunk kompensation er den mest almindelige bevægelse strategi for at erstatte øvre ekstremitet (UE) motoriske underskud i kronisk slagtilfælde overlevende. Der mangler beviser for, hvordan opgavebetingelser påvirker erstatningen for stammen og den målstyrede arm, der når kinematik. Denne protokol har til formål at undersøge virkningen af opgavebetingelser, herunder opgavevanskeligheder og kompleksitet, på målrettet arm nå kinematik. To ikke-handicappede unge voksne og to kroniske slagtilfælde overlevende med mild UE motorisk svækkelse blev rekrutteret til test af protokollen. Hver deltager udførte målstyrede arm-områder med fire forskellige opgavebetingelser (2 opgavevanskeligheder [store vs. små mål] X 2-opgavekompleksiteter [peger vs. picking up]). Opgaven mål var at nå og pege på et mål eller afhente et objekt placeret 20 cm foran hjemmet position så hurtigt som muligt med en pen eller et par spisepinde, henholdsvis som svar på en auditiv cue. Deltagerne har udført ti rækkevidder pr. opgavebetingelse. En 3-dimensionel motion capture kamera system blev brugt til at optage trunk og arm kinematik. Repræsentative resultater viste, at der var en betydelig stigning i bevægelsesvarighed, bevægelses jerkiness og trunk kompensation som en funktion af opgavens kompleksitet, men ikke opgaveproblemer hos alle deltagere. Kroniske slagtilfælde overlevende viste betydeligt langsommere, jerkier, og mere feedback-afhængige arm når og betydeligt mere kompenserende trunk bevægelser end ikke-handicappede voksne. Vores repræsentative resultater understøtter, at denne protokol kan bruges til at undersøge virkningen af opgaveforhold på motoriske kontrolstrategier hos kroniske slagtilfælde overlevende med mild UE motorisk svækkelse.
Introduction
Trunk bevægelse er den mest almindelige strategi for at kompensere for begrænsede grader af frihed i albuen og skulderen hos personer med post-takts øvre ekstremitet (UE) motor underskud1,2. Tidligere undersøgelser har vist, at post-takts individer anvender forskellige bevægelsesstrategier i forskellige motoriske opgavemiljøer3,4,5. Dynamiske systemer motorstyringsteori forklarer, at bevægelser fremgår af interne individuelle faktorer og eksterne faktorer, såsom opgaveforhold og miljø6. Derudover forklarer Fitts lov forholdet mellem opgavevanskeligheder og bevægelseshastighed med en tendens til at udføre vanskeligere opgaver med langsommere hastigheder7. Med hensyn til målstyrede arm nå opgaver, Gentilucci rapporterede, at folk bremse deres nå bevægelser, når de når og forstå et mindre objekt i forhold til et større objekt8. Men virkningen af opgavens kompleksitet på målrettet arm nå kinematik og kompenserende bevægelse strategier i kronisk slagtilfælde overlevende er ikke godt forstået. En tidligere undersøgelse, der undersøgte pege- og gribeopgaver hos kroniske slagtilfælde overlevende viste, at forskelle i kinemiske variabler mellem to forskellige opgaver forklarede forskelle i UE motorisk svækkelse målt ved Fugl-Meyer Øvre Ekstremitet Score9. Denne undersøgelse sammenlignede imidlertid ikke direkte, hvordan bevægelsesstrategier er forskellige med hensyn til kinemiske variabler mellem pege- og forståelsesopgaver. En bedre forståelse af opgavebetingelsernes indvirkning på kompenserende bevægelsesstrategier i betragtning af det individuelle motorforringelsesniveau er afgørende for at designe effektive behandlingssessioner for at minimere kompenserende bevægelser og maksimere restitutionen af motorisk svækkelse. Derfor er det vigtigt at undersøge, hvordan opgavebetingelser, specifikt opgavekompleksitet, påvirker bevægelsesstrategier hos personer med motorisk svækkelse efter slagtilfælde. Denne foreslåede undersøgelsesprotokol vil undersøge virkningen af opgavebetingelser på målrettet arm nå kinematik hos ikke-handicappede voksne og slagtilfælde overlevende. Formålet med denne protokol er dobbelt: 1) at undersøge, om opgaven kompleksitet påvirker trunk kompensation og målrettet arm nå kinematik i kronisk slagtilfælde overlevende; 2) at afgøre, om denne protokol kan differentiere kinematik af mål-rettet arm når mellem ikke-handicappede voksne og kronisk slagtilfælde overlevende.
Protocol
Representative Results
Discussion
Foreløbige resultater understøtter, at denne protokol kan være hensigtsmæssig at undersøge virkningen af opgavens kompleksitet på trunk kompensation og målrettet arm nå kinematik i både ikke-handicappede voksne og kronisk slagtilfælde overlevende.
Disse repræsentative resultater understøtter også, at denne protokol kan være hensigtsmæssig til at bestemme de kinematiske forskelle i målstyrede arm når mellem ikke-handicappede voksne og kroniske slagtilfælde overlevende. Disse r…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne ønsker at sætte pris på Christopher Neville, Girolamo Mammolito, og F. Jerome Pabulayan for deres vitale bidrag til udviklingen af denne protokol og dataindsamling.
Materials
| A pair of chopsticks | NA | NA | 20 cm length, one chopstick had the passive motion capture markers (custom made) |
| Auditory cues for motor tasks | NA | NA | Custom made audio file are played on a smart phone |
| Matlab R2018b software | Mathworks | ||
| MotionMonitor v 8.52 Software | Innovative Sports Training, Inc., Chicago, IL | ||
| Perdue Pegboard Test | |||
| Plastic cubes (0.3 cm on edge) | NA | NA | Custom made plastic cubes with 0.3 cm on edge. These were made using 3D printer |
| Plastic cubes (1cm on edge) | NA | NA | Custom made plastic cubes with 1 cm on edge. These were made using 3D printer |
| Template print | NA | NA | Custom made templates of the motor tasks, including home position, outlines of target positions. |
| Vicon 512 Motion-analysis System and Work station v5.2 software | OMG plc, Oxford, UK |
References
- Spinazzola, L. Impairments of trunk movements following left or right hemisphere lesions: dissociation between apraxic errors and postural instability. Brain. 126 (12), 2656-2666 (2003).
- Michaelsen, S. M., Jacobs, S., Roby-Brami, A., Levin, M. F. Compensation for distal impairments of grasping in adults with hemiparesis. Experimental Brain Research. 157 (2), 162-173 (2004).
- Saposnik, G., Levin, M. SORCan SORC. Virtual Reality in Stroke Rehabilitation A Meta-Analysis and Implications for Clinicians. Stroke. 42 (5), 1380-1386 (2011).
- Levin, M. F., Snir, O., Liebermann, D. G., Weingarden, H., Weiss, P. L. Virtual Reality Versus Conventional Treatment of Reaching Ability in Chronic Stroke: Clinical Feasibility Study. Neurology and Therapy. 1 (1), 3 (2012).
- Knaut, L. A., Subramanian, S. K., McFadyen, B. J., Bourbonnais, D., Levin, M. F. Kinematics of pointing movements made in a virtual versus a physical 3-dimensional environment in healthy and stroke subjects. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 90 (5), 793-802 (2009).
- Mastos, M., Miller, K., Eliasson, A. C., Imms, C., Mastos, M., Eliasson, A. C., Imms, C. M. K., Mastos Miller, K., Eliasson, A. C., Imms, C. M. Goal-directed training: linking theories of treatment to clinical practice for improved functional activities in daily life. Clinical Rehabilitation. 21 (1), 47-55 (2007).
- Harris, C. M., Wolpert, D. M. Signal-dependent noise determines motor planning. Nature. 394, 780-784 (1998).
- Gentilucci, M. Object motor representation and reaching-grasping control. Neuropsychologia. 40 (8), 1139-1153 (2002).
- Subramanian, S. K., Yamanaka, J., Chilingaryan, G., Levin, M. F. Validity of Movement Pattern Kinematics as Measures of Arm Motor Impairment Poststroke. Stroke. 41 (10), 2303-2308 (2010).
- Strenge, H., Niederberger, U., Seelhorst, U. Correlation between Tests of Attention and Performance on Grooved and Purdue Pegboards in Normal Subjects. Perceptual and Motor Skills. 95 (2), 507-514 (2002).
- Lin, J. -. H., Hsu, M. -. J., Sheu, C. -. F., et al. Psychometric comparisons of 4 measures for assessing upper-extremity function in people with stroke. Physical Therapy. 89 (8), 840-850 (2009).
- See, J., Dodakian, L., Chou, C., et al. A standardized approach to the fugl-meyer assessment and its implications for clinical trials. Neurorehabilitation and Neural Repair. 27 (8), 732-741 (2013).
- Murphy, M. A., Willén, C., Sunnerhagen, K. S. Kinematic Variables Quantifying Upper-Extremity Performance After Stroke During Reaching and Drinking From a Glass. Neurorehabilitation and Neural Repair. 25 (1), 71-80 (2011).
- Michaelsen, S. M., Jacobs, S., Roby-Brami, A., Levin, M. F. Compensation for distal impairments of grasping in adults with hemiparesis. Experimental Brain Research. 157, 162-173 (2004).
- Järveläinen, J., Schürmann, M., Hari, R., Jarvelainen, J., Schurmann, M., Hari, R. Activation of the human primary motor cortex during observation of tool use. Neuroimage. 23 (1), 187-192 (2004).
- Imazu, S., Sugio, T., Tanaka, S., Inui, T. Differences between actual and imagined usage of chopsticks: An fMRI study. Cortex. 43 (3), 301-307 (2007).
- Ishii, R., Schulz, M., Xjang, J., et al. MEG study of lang-term cortical reoganization of senorimotor areas with respect to using chopsticks. Neuroreport. 13 (16), 2155-2159 (2002).
- Chen, H. M., Chang, J. J. The skill components of a therapeutic chopsticks task and their relationship with hand function tests. Kaohsiung Journal of Medical Sciences. 15 (12), 704-709 (1999).
- Shin, S., Demura, S., Aoki, H. Effects of prior use of chopsticks on two different types of dexterity tests: Moving Beans Test and Purdue Pegboard. Perceptual and Motor Skills. 108 (2), 392-398 (2009).
- Ma, H. -. i., Trombly, C. A., Robinson-Podolski, C. The Effect of Context on Skill Acquisition and Transfer. American Journal of Occupational Therapy. 53 (2), 138-144 (1999).
- Rosenbaum, D. A., Engelbrecht, S. E., Bushe, M. M., Loukopoulos, L. D. Knowledge Model for Selecting and Producing Reaching Movements. Journal of Motor Behavior. 25 (3), 217-227 (1993).
