Virkningen av motoriske oppgaveforhold på målstyrt arm som når kinematikk og trunkkompensasjon hos kroniske slagoverlevere
Summary
Denne protokollen er ment å undersøke virkningen av oppgaveforhold på bevegelsesstrategier hos kroniske slagoverlevere. Videre kan denne protokollen brukes til å undersøke om en begrensning i albueforlengelse indusert av nevromuskulær elektrisk stimulering forårsaker trunkkompensasjon under målstyrt arm når hos ikke-funksjonshemmede voksne.
Abstract
Trunk kompensasjon er den vanligste bevegelsesstrategien for å erstatte øvre ekstremitet (UE) motorunderskudd hos kroniske slagoverlevere. Det er mangel på bevis som undersøker hvordan oppgaveforholdene påvirker trunkkompensasjon og målstyrt arm som når kinematikk. Denne protokollen tar sikte på å undersøke virkningen av oppgaveforhold, inkludert oppgavevansker og kompleksitet, på målstyrt arm som når kinematikk. To ikke-funksjonshemmede unge voksne og to kroniske slagoverlevere med mild UE-motorisk svekkelse ble rekruttert for å teste protokollen. Hver deltaker utførte målstyrte arm når med fire forskjellige oppgaveforhold (2 oppgavevansker [store kontra små mål] X 2 oppgavekompleksiteter [peker vs. plukke opp]). Oppgavemålet var å nå og peke på et mål eller plukke opp et objekt som ligger 20 cm foran hjemmeposisjonen så raskt som mulig med henholdsvis en pekepenn eller et par spisepinner som svar på et auditivt signal. Deltakerne som utførte ti når per oppgavebetingelse. Et 3-dimensjonalt bevegelsesfangstkamerasystem ble brukt til å ta opp trunk og arm kinematikk. Representative resultater viste at det var en betydelig økning i bevegelsesvarighet, bevegelses jerkiness og trunkkompensasjon som en funksjon av oppgavekompleksitet, men ikke oppgavevansker hos alle deltakere. Kroniske slagoverlevere viste betydelig langsommere, rykkete og mer feedback-avhengige arm når og betydelig mer kompenserende trunk bevegelser enn ikke-funksjonshemmede voksne. Våre representative resultater støtter at denne protokollen kan brukes til å undersøke virkningen av oppgaveforhold på motoriske kontrollstrategier hos kroniske slagoverlevere med mild UE-motorisk svekkelse.
Introduction
Trunk bevegelse er den vanligste strategien for å kompensere for begrensede frihetsgrader i albuen og skulderen hos personer med post-stroke øvre ekstremitet (UE) motorunderskudd1,2. Tidligere studier har vist at etterslagspersoner bruker forskjellige bevegelsesstrategier i forskjellige motoriske oppgavemiljøer3,4,5. Dynamisk systemmotorstyringsteori forklarer at bevegelser kommer fra interne individuelle faktorer og eksterne faktorer, for eksempel oppgaveforhold og miljø6. Videre forklarer Fitts lov forholdet mellom oppgavevansker og bevegelseshastighet, med en tendens til å utføre vanskeligere oppgaver med lavere hastigheter7. Når det gjelder målstyrte arm som nådde oppgaver, rapporterte Gentilucci at folk bremser sine nåbevegelser når de når og griper et mindre objekt sammenlignet med et større objekt8. Effekten av oppgavekompleksitet på målstyrt arm som når kinematikk og kompenserende bevegelsesstrategier hos kroniske slagoverlevere, er imidlertid ikke godt forstått. En tidligere studie som undersøkte peke- og gripeoppgaver hos kroniske slagoverlevere, viste at forskjeller i kinematiske variabler mellom to ulike oppgaver forklarte forskjeller i UE-motorisk svekkelse målt ved Fugl-Meyer Upper Extremity Score9. Denne studien sammenlignet imidlertid ikke direkte hvordan bevegelsesstrategier er forskjellige når det gjelder kinematiske variabler mellom å peke og gripe oppgaver. En bedre forståelse av virkningen av oppgaveforhold på kompenserende bevegelsesstrategier med hensyn til individ motorisk svekkelsesnivå er avgjørende for å designe effektive behandlingsøkter for å minimere kompenserende bevegelser og maksimere restitusjon av motorisk svekkelse. Derfor er det viktig å undersøke hvordan oppgaveforhold, spesielt oppgavekompleksitet, påvirker bevegelsesstrategier hos personer med motorisk svekkelse etter hjerneslag. Denne foreslåtte studieprotokollen vil undersøke virkningen av oppgaveforhold på målstyrt arm som når kinematikk hos ikke-funksjonshemmede voksne og slagoverlevere. Målene med denne protokollen er todelt: 1) å undersøke om oppgaven kompleksitet påvirker trunk kompensasjon og målrettet arm nå kinematikk i kroniske slag overlevende; 2) å avgjøre om denne protokollen kan skille kinematikken til målstyrt arm når mellom ikke-funksjonshemmede voksne og kroniske slagoverlevere.
Protocol
Representative Results
Discussion
Foreløpige resultater støtter at denne protokollen kan være hensiktsmessig for å undersøke virkningen av oppgavekompleksitet på trunkkompensasjon og målrettet arm som når kinematikk hos både ikke-funksjonshemmede voksne og kroniske slagoverlevere.
Disse representative resultatene støtter også at denne protokollen kan være hensiktsmessig for å bestemme de kinematiske forskjellene i målstyrt arm når mellom ikke-funksjonshemmede voksne og kroniske slagoverlevere. Disse funnene sams…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne ønsker å sette pris på Christopher Neville, Girolamo Mammolito og F. Jerome Pabulayan for deres viktige bidrag til å utvikle denne protokollen og datainnsamlingen.
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).
