Motoruppgiftsförhållandenas inverkan på målstyrd arm som når kinematik och bålkompensation hos kroniska strokeöverlevare
Summary
Detta protokoll är avsett att undersöka effekten av uppgiftsförhållanden på rörelsestrategier hos kroniska strokeöverlevare. Dessutom kan detta protokoll användas för att undersöka om en begränsning i armbågen förlängning framkallas av neuromuskulär elektrisk stimulering orsakar bålen kompensation under mål-riktade arm når hos icke-funktionshindrade vuxna.
Abstract
Trunk kompensation är den vanligaste rörelse strategi att ersätta övre änden (UE) motor underskott i kronisk stroke överlevande. Det saknas bevis för hur uppgiftsförhållanden påverkar bålkompensation och målinriktad arm som når kinematik. Detta protokoll syftar till att undersöka effekten av uppgiftsförhållanden, inklusive uppgiftssvårigheter och komplexitet, på målinriktade arm som når kinematik. Två icke-funktionshindrade unga vuxna och två kronisk stroke överlevande med mild UE motor funktionsnedsättning rekryterades för att testa protokollet. Varje deltagare utförde målstyrda armror med fyra olika uppgiftsvillkor (2 uppgiftssvårigheter [stora kontra små mål] X 2 aktivitetskomplexiteter [pekar kontra att plocka upp]). Uppgiftsmålet var att nå och peka på ett mål eller plocka upp ett objekt som ligger 20 cm framför hempositionen så snabbt som möjligt med en penna respektive ett par ätpinnar som svar på en auditiv signal. Deltagarna utförde tio räckvidder per uppgiftsvillkor. Ett 3-dimensionellt rörelseinspelningskamerasystem användes för att spela in trunk- och armkinematik. Representativa resultat visade att det fanns en betydande ökning av rörelse varaktighet, rörlighet jerkiness och stam ersättning som en funktion av uppgiften komplexitet, men inte uppgift svårigheter i alla deltagare. Kronisk stroke överlevande visade betydligt långsammare, jerkier och mer feedback-beroende arm når och betydligt mer kompenserande bål rörelser än icke-funktionshindrade vuxna. Våra representativa resultat stöder att detta protokoll kan användas för att undersöka effekten av uppgiftsförhållanden på motoriska kontrollstrategier hos kroniska strokeöverlevare med mild UE motorisk försämring.
Introduction
Bålrörelse är den vanligaste strategin för att kompensera för begränsade frihetsgrader i armbågen och axeln hos individer med post-stroke övre extremitet (UE) motorunderskott1,2. Tidigare studier har visat att individer efter stroke använder olika rörelsestrategier i olika motoriska uppgiftsmiljöer3,4,5. Dynamisk systemmotorstyrningsteori förklarar att rörelser uppstår från interna individuella faktorer och yttre faktorer, såsom uppgiftsförhållanden och miljö6. Vidare förklarar Fitts lag förhållandet mellan uppgiftssvårigheter och rörelsehastighet, med en tendens att utföra svårare uppgifter med långsammare hastigheter7. När det gäller målinriktade arm som når uppgifter rapporterade Gentilucci att människor saktar ner sina nå rörelser när de når och griper ett mindre föremål jämfört med ett större objekt8. Effekten av uppgiftens komplexitet på målinriktad arm som når kinematik och kompensatoriska rörelsestrategier hos kroniska strokeöverlevare är dock inte väl förstådd. En tidigare studie som undersökte pek- och greppuppgifter hos kroniska strokeöverlevare visade att skillnader i kinematiska variabler mellan två olika uppgifter förklarade skillnader i UE-motorisk försämring mätt med Fugl-Meyer Upper Extremity Score9. Denna studie jämförde dock inte direkt hur rörelsestrategier skiljer sig åt när det gäller kinematiska variabler mellan pek- och greppuppgifter. En bättre förståelse av påverkan av uppgiftsförhållanden på kompensatoriska rörelsestrategier med hänsyn till individuell motorisk nedskrivningsnivå är avgörande för att utforma effektiva behandlingssessioner för att minimera kompensatoriska rörelser och maximera återbetalningen av motorisk försämring. Därför är det absolut nödvändigt att undersöka hur uppgiftsförhållanden, särskilt uppgiftskomplexitet, påverkar rörelsestrategier hos individer med motorisk funktionsnedsättning efter stroke. Detta föreslagna studieprotokoll kommer att undersöka effekten av uppgiftsförhållanden på målinriktade arm som når kinematik hos icke-funktionshindrade vuxna och strokeöverlevare. Syftet med detta protokoll är tvåfaldigt: 1) att undersöka om uppgiftens komplexitet påverkar stamkompensation och målstyrd arm som når kinematik hos kroniska strokeöverlevare; 2) för att avgöra om detta protokoll kan skilja kinematiken hos målstyrd arm når mellan icke-funktionshindrade vuxna och kroniska strokeöverlevare.
Protocol
Representative Results
Discussion
Preliminära resultat stöder att detta protokoll kan vara lämpligt att undersöka effekten av uppgiften komplexitet på stamkompensation och målinriktade arm når kinematik hos både icke-funktionshindrade vuxna och kronisk stroke överlevande.
Dessa representativa resultat stöder också att detta protokoll kan vara lämpligt för att fastställa de kinematiska skillnaderna i målinriktade arm når mellan icke-funktionshindrade vuxna och kronisk stroke överlevande. Dessa resultat överens…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Författarna vill uppskatta Christopher Neville, Girolamo Mammolito och F. Jerome Pabulayan för deras viktiga bidrag till att utveckla detta protokoll och datainsamling.
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).
