인간의 운동 적응의 일반화를 평가 하는 분할 벨트 디딜 방 아를 사용 하 여

Summary

우리는 인간의 운동 적응 분할 벨트 디딜 방 아, 다른 속도에 각 다리를 운전할 수 있는 두 개의 벨트를 사용 하 여 조사에 대 한 프로토콜을 설명 합니다. 우리는 특별히 다른 걷는 컨텍스트 (예를 들어, 환경 걷는 걸음 걸이 속도)에 적응된 운동 패턴의 일반화를 테스트 하도록 설계 된 패러다임에 초점.

Abstract

메커니즘을 이해 기본 운동 학습 연구와 임상 최적화 모터 재활의 일환으로 재교육 걸음 걸이. 그러나, 인간의 운동 학습을 공부 하 고 전하실 수 있습니다. 초기와 어린 시절, 동안 신경 근육 학 시스템은 매우 성숙 하 고 운동 학습 개발의 초기 단계 동안 성인에서 동일한 메커니즘에 의해 규율 됩니다 가능성이 크다. 시간 인간으로 성숙에 도달, 그들은 너무 능숙 걷는 데 노 보 운동 학습 연구를 충분히 소설 작업을 같이 어렵다. 분할 벨트 디딜 방 아, 2 개의 벨트는 다른 속도에 각 다리를 구동할 수 있는 수의 두 짧은-(즉, 즉각적인) 연구 및 장기 (즉, 분 일 동안, 모터 학습의 한 형태)에 대 한 응답 수정 걸음 걸이 워킹 환경에 새로운 변화입니다. 개인 수 쉽게 상영 분할 벨트 디딜 방 아에 이전 노출에 대 한 모든 실험 참가자 없다 보장 (또는 동등한) 이전 경험. 이 문서는 운동 학습과 다른 걷는 컨텍스트에이 학습의 일반화를 계량 테스트 방법을 통합 하는 일반적인 분할 벨트 디딜 방 아 적응 프로토콜을 설명 합니다. 분할-벨트 디딜 방 아를 설계에 대 한 중요 한 고려 사항에 대 한 논의 다음과, 디딜 방 아 벨트 속도, 휴식, 그리고 항목 같은 요소를 포함 하 여 실험. 또한, understudied 하지만 잠재적인 혼란 변수 (예를 들어, 팔의 움직임, 이전 경험) 여겨진다 토론에.

Introduction

분할-벨트 디딜 방 아 두 벨트 다른 속도로 또는 다른 방향에서 각 다리를 구동할 수 있다. 이 장치 처음¹을 걷는 동안 다리 (즉, interlimb 조정) 사이 조정 연구 도구로 서 전 45 년 동안 사용 되었습니다. 하지만이, 그리고 다른 초기 연구는 실험 모델^,12,3, 고양이 사용 주로 곤충은 또한 공부⁴. 인간 유아와 성인에서 분할 벨트 운동의 첫 번째 조사는 1987에 1994, 각각^5,6출판 되었다. 인간 및 비인간적인 동물에서 이러한 초기 연구는 주로 단기 (즉, 즉각적인) 조정 때 다리는 서로 다른 속도에서 안정성과 앞으로 진행을 보존 하기 위해 interlimb 조정에 조사. 1995 연구 장기간 (몇 분) 분할-벨트 산책의 각 측면에서 속도 맞춰야 정확 하 게 인식 하는 디딜 방 아 벨트 속도 조정을 하 인간 성인 수 장애인 지적 했다. 이 걷는 sensorimotor 매핑 recalibrated⁷있었다 나왔다. 그러나, 그것은 2005 년 첫 번째 상세한 인간 모터 적응의 운동학 보고서 10 분 이상 분할 벨트 디딜 방 아 산책은 출판된⁸까지 했다.

모터 적응 기간 동안 잘 배운된 움직임의 sensorimotor 매핑 새로운, 예측 가능한 수요⁹응답에서 조정 오류 기반 프로세스를 가리킵니다. 확장된 연습 기간 (시간 분) 발생 하는 모터 학습의 한 형태 이며 효과, 수요 제거 운동 패턴에 변화 및 조건 하에서 결과 정상으로 반환 합니다. 예를 들어 분할 벨트에 처음 걷는 사람들이 비대칭 interlimb 조정, 다리를 닮은 걸을 발생 합니다. 분할-벨트 걷는 몇 분 동안 사람들이 그들의 걸음 걸이 더 대칭 되도록 걷는 조정 그들의 적응. 두 개의 벨트 이후 동일한 속도 (즉, 연결-벨트) 돌아가려면, 따라서 보통 걷는 상태 복원 사람들 입증 효과 비대칭 조정으로 걸어서. 이러한 효과 드 적극적으로 적응 해야 또는 묶인 벨트 걷는 정상적인 걷는 조정 복원된⁸전에 몇 분 동안 배우지.

다음 2005 Reisman 외. ⁸ 분할 벨트 인간에 걷기의 운동학 적 분석, 출판된 연구에 분할 벨트 디딜 방 아의 사용 약 이전 10 년에 비해 10 배 증가 했다. 왜가 분할 벨트 디딜 방 아 실험 도구로 서 더 많은 인기 되 고? 분할-벨트 ambulation 명확 하 게 실험실 작업-가장 가까운 실제 아날로그 선회 또는 꽉 자리에서 산책 이지만 2 ~ 4 배를 다른 것 보다 더 빠르게 구동 되 고 한 다리와 돌기의 훨씬 더 극단적인 버전을 유도 하는 분할 벨트 디딜 방 아. 사실 분할 벨트 디딜 방 아는 매우 특이 한 걷는 작업 공부 운동 학습에 대 한 몇 가지 장점이. 첫째, 그것은 나이에 대부분의 사람들에 대 한 소설과 독립적인 걷는 경험; 화면 분할-벨트 산책의 참신에 대 한 실험 참가자 들에 게 쉽습니다. 둘째, 분할 벨트 디딜 방 아 신속 하 게 해결 되지 않는 interlimb 조정에 상당한 변화를 유도 합니다. 드 적응과 적응의 상대적으로 느린 속도 어떻게 다른 훈련 공부를 허용 개입 천장에 접근 하지 않고 이러한 속도 변경할 수 있습니다. 세 번째, 운동학^8,10, 키네틱^11,12,,1314, 시^6,15,16 , 그리고 지 각^7,17,,1819 수정 분할 벨트 디딜 방 아 적응에서 발생 하는이 작업^{20의 신경 제어는 잘 공부 되었습니다 ,,2122}. 즉, 분할 벨트 디딜 방 아를 각 색 한 문서화 고이 잘 성격을 나타낸 운동 학습 작업을 만드는 여러 가지 다른 그룹에 의해 복제 되었습니다.

지난 10 년 동안 여러 연구 분할 벨트 적응의 작업 및 상황에 맞는 특성을 증명 하고있다. 효과 다음 분할 벨트 적응 훈련 조건에서 다른 조건 하에서 테스트 하는 경우 진폭에서 크게 감소 된다. 예를 들어 효과 작은 사람이 다른 환경 (예를 들어, 지상²³걷는 동안)로 이동 하는 경우, (예를 들어, 뒤로 걷기 또는^13, 를 실행 다른 운동 작업을 수행 ²⁴), 또는 심지어 적응²⁵동안 느린 벨트의 속도에서 다른 속도로 산책. 노력을 운전 적응의 일반화를 경 세 하는 매개 변수를 설정 하는 진행입니다.

이 문서의 목적은 인간의 운동 적응 및 다른 걷는 컨텍스트 (즉, 다른 걷는 속도 환경)에 적용할된 패턴의 일반화를 조사 하기 위해 분할 벨트 디딜 방 아를 사용 하기 위한 프로토콜을 설명 하기 위해. 프로토콜 설명 하면서 여기는 대부분 직접 Hamzey 외 에 사용에서 파생 ²⁵ (그림 1a),이 프로토콜 앞^8,,2324,26, 연구의 숫자에 의해 통보 했다 주목 해야 한다 ^27,28. 메서드는 걷는 속도 디딜 방 아 사이 및 지상 환경에 있는 불변성을 유지 개선 하는 것이 다른 환경²⁵걸어가는 분할-벨트의 일반화 한 가설 테스트를 원래 개발 되었다. 프로토콜 섹션 아래에서 우리는 어떻게 특정 프로토콜 단계를 수정할 수 있습니다 다른 방법으로 표시 하는 노트와 디딜 방 아 벨트 split 메서드의이 버전을 복제 하는 방법에 대 한 지침을 준다.

Protocol

모든 절차 스토 니 브 룩 대학에서 기관 검토 위원회에 의해 승인 되었습니다. 1. 실험 설정 참고: 분할 벨트 디딜 방 아 실험에 사용 되는 일반적인 용어의 정의 대 한 보충 파일 1-정의를 참조 하십시오. 분할-벨트 디딜 방 아와 이전 경험에 대 한 화면 모든 참가자. 참고: 사람들이 표시 되었습니다 그것에 이전 노출에 따라 분할…

Representative Results

처음 분할 벨트 디딜 방 아에 걷는 큰 asymmetries interlimb 조정 발생 합니다. 10-15 분 동안, 대칭이이 측정의 많은 것에서 점차적으로 복원 됩니다. 상세한 설명을 어떻게 운동학 걷는 매개 변수 변경 되었습니다 분할 벨트 디딜 방 아 적응의 과정 이상 다른 곳에서8,10출판. 이 종이 interlimb 조정의 두 가지 조?…

Discussion

수많은 연구에서는 사람들이 단계 길이 및 이중 지원 기간 interlimb 조정 매개 변수에서 대칭을 복원 하기 위해 걸음 걸이 조정 분할 벨트 디딜 방 아에 적응 지금 나타났습니다. 자연 산책 조건이 복원된 다음 분할-벨트 산책, 참가자 수 있는 효과로 이어지는 적응된 걸음 걸이 패턴을 사용 하 여 배우지 않은 정상적인 걷는 조정에 반환 하기 위해 계속 합니다. 연구원은 주로이 새로운 도보 패턴을 ?…

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