Der Einfluss motorischer Aufgabenbedingungen auf die zielgerichtete Armreichungskinematik und Rumpfkompensation bei chronischen Schlaganfallüberlebenden
Summary
Dieses Protokoll soll den Einfluss von Aufgabenzuständen auf Bewegungsstrategien bei chronischen Schlaganfallüberlebenden untersuchen. Darüber hinaus kann dieses Protokoll verwendet werden, um zu untersuchen, ob eine Einschränkung der Ellenbogendehnung, die durch neuromuskuläre elektrische Stimulation induziert wird, eine Rumpfkompensation bei zielgerichteten Armreichungen bei nicht behinderten Erwachsenen verursacht.
Abstract
Die Rumpfkompensation ist die häufigste Bewegungsstrategie, um motorische Defizite der oberen Extremitäten (UE) bei chronischen Schlaganfallüberlebenden zu ersetzen. Es gibt keine Evidenz, die untersucht, wie sich die Aufgabenbedingungen auf die Rumpfkompensation und die zielgerichtete Armreichungskinematik auswirken. Dieses Protokoll zielt darauf ab, die Auswirkungen von Aufgabenbedingungen, einschließlich Aufgabenschwierigkeit und -komplexität, auf die zielgerichtete Armreichungskinematik zu untersuchen. Zwei nicht behinderte junge Erwachsene und zwei chronische Schlaganfallüberlebende mit leichter motorischer Beeinträchtigung der UE wurden für die Prüfung des Protokolls rekrutiert. Jeder Teilnehmer führte zielgerichtete Armreichungen mit vier verschiedenen Aufgabenbedingungen durch (2 Aufgabenschwierigkeiten [große vs. kleine Ziele] X 2 Aufgabenkomplexitäten [Zeigen vs. Aufnehmen]). Das Ziel der Aufgabe bestand darin, ein Ziel so schnell wie möglich mit einem Stift bzw. einem Paar Essstäbchen als Reaktion auf einen auditiven Hinweis zu erreichen und auf ein Ziel zu zeigen oder ein Objekt aufzunehmen, das sich 20 cm vor der Ausgangsposition befand. Die Teilnehmer führten zehn Reichweiten pro Aufgabenbedingung durch. Zur Erfassung der Rumpf- und Armkinematik wurde ein 3-dimensionales Motion-Capture-Kamerasystem verwendet. Repräsentative Ergebnisse zeigten, dass es eine signifikante Zunahme der Bewegungsdauer, des Bewegungsruckelns und der Rumpfkompensation als Funktion der Aufgabenkomplexität, aber nicht der Schwierigkeit der Aufgaben bei allen Teilnehmern gab. Chronische Schlaganfallüberlebende zeigten signifikant langsamere, ruckartigere und mehr rückkopplungsabhängige Armreichungen und signifikant mehr kompensatorische Rumpfbewegungen als nicht behinderte Erwachsene. Unsere repräsentativen Ergebnisse unterstützen, dass dieses Protokoll verwendet werden kann, um den Einfluss von Aufgabenbedingungen auf motorische Kontrollstrategien bei chronischen Schlaganfallüberlebenden mit leichter motorischer Beeinträchtigung der UE zu untersuchen.
Introduction
Rumpfbewegung ist die häufigste Strategie, um begrenzte Freiheitsgrade im Ellenbogen und in der Schulter bei Personen mit motorischen Defiziten der oberen Extremitäten (UE) nach dem Schlaganfallauszugleichen 1,2. Frühere Studien haben gezeigt, dass Personen nach einem Schlaganfall unterschiedliche Bewegungsstrategien in verschiedenen motorischen Aufgabenumgebungen anwenden3,4,5. Die Theorie der motorischen Steuerung dynamischer Systeme erklärt, dass Bewegungen aus internen einzelnen Faktoren und externen Faktoren wie Aufgabenbedingungen und Umgebung entstehen6. Darüber hinaus erklärt das Fitt’ige Gesetz die Beziehung zwischen Aufgabenschwierigkeit und Bewegungsgeschwindigkeit, mit der Tendenz, schwierigere Aufgaben mit langsameren Geschwindigkeiten auszuführen7. In Bezug auf zielgerichtete Armreichungsaufgaben berichtete Gentilucci, dass Menschen ihre Reichweitenbewegungen verlangsamen, wenn sie ein kleineres Objekt im Vergleich zu einem größeren Objekt erreichen und greifen8. Der Einfluss der Aufgabenkomplexität auf die zielgerichtete Armreichungskinematik und kompensatorische Bewegungsstrategien bei chronischen Schlaganfallüberlebenden ist jedoch nicht gut verstanden. Eine frühere Studie, die Zeige- und Greifaufgaben bei chronischen Schlaganfallüberlebenden untersuchte, zeigte, dass Unterschiede in kinematischen Variablen zwischen zwei verschiedenen Aufgaben Unterschiede in der motorischen Beeinträchtigung der UE erklärten, gemessen am Fugl-Meyer Upper Extremity Score9. Diese Studie verglich jedoch nicht direkt, wie sich Bewegungsstrategien in Bezug auf kinematische Variablen zwischen Zeige- und Greifaufgaben unterscheiden. Ein besseres Verständnis der Auswirkungen von Aufgabenbedingungen auf kompensatorische Bewegungsstrategien unter Berücksichtigung des individuellen motorischen Beeinträchtigungsgrades ist entscheidend für die Gestaltung effektiver Behandlungssitzungen, um kompensatorische Bewegungen zu minimieren und die Restitution der motorischen Beeinträchtigung zu maximieren. Daher ist es unerlässlich zu untersuchen, wie sich Aufgabenbedingungen, insbesondere die Komplexität der Aufgaben, auf Bewegungsstrategien bei Personen mit motorischer Beeinträchtigung nach dem Schlaganfall auswirken. Dieses vorgeschlagene Studienprotokoll wird die Auswirkungen von Aufgabenbedingungen auf die zielgerichtete Armreichungskinematik bei nicht behinderten Erwachsenen und Schlaganfallüberlebenden untersuchen. Die Ziele dieses Protokolls sind zweifach: 1) zu untersuchen, ob die Aufgabenkomplexität die Rumpfkompensation und die zielgerichtete Armreichungskinematik bei chronischen Schlaganfallüberlebenden beeinflusst; 2) um festzustellen, ob dieses Protokoll die Kinematik zielgerichteter Armreichungen zwischen nicht behinderten Erwachsenen und chronischen Schlaganfallüberlebenden unterscheiden kann.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vorläufige Ergebnisse unterstützen, dass dieses Protokoll geeignet sein könnte, die Auswirkungen der Aufgabenkomplexität auf die Rumpfkompensation und die zielgerichtete Armreichungskinematik sowohl bei nicht behinderten Erwachsenen als auch bei chronischen Schlaganfallüberlebenden zu untersuchen.
Diese repräsentativen Ergebnisse unterstützen auch, dass dieses Protokoll geeignet sein kann, die kinematischen Unterschiede in zielgerichteten Armreichhungslinien zwischen nicht behinderten E…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren möchten Christopher Neville, Girolamo Mammolito und F. Jerome Pabulayan für ihre wichtigen Beiträge zur Entwicklung dieses Protokolls und der Datensammlung danken.
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 |
Riferimenti
- 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).
