Влияние двигательных условий на целевую кинематику и компенсацию туловища у выживших после хронического инсульта
Summary
Этот протокол предназначен для изучения влияния условий задачи на стратегии движения у выживших после хронического инсульта. Кроме того, этот протокол может быть использован для изучения того, вызывает ли ограничение в разгибании локтя, вызванное нервно-мышечной электрической стимуляцией, компенсацию туловища во время целевых ударов рук у взрослых, не являющихся инвалидами.
Abstract
Компенсация туловища является наиболее распространенной стратегией движения для замены двигательного дефицита верхних конечностей (UE) у выживших после хронического инсульта. Существует отсутствие доказательств того, как условия выполнения задач влияют на компенсацию туловища и кинематику, направленную на достижение цели. Этот протокол направлен на исследование влияния условий задачи, включая сложность и сложность задачи, на целевую кинематику, достигающей цели. Для тестирования протокола были набраны два молодых человека без инвалидности и двое выживших после хронического инсульта с легкими двигательными нарушениями UE. Каждый участник выполнил целинаправленные дотягивающие руки с четырьмя различными условиями задачи (2 сложности задачи [большие и маленькие цели] X 2 сложности задачи [указание против подбора]). Цель задачи состояла в том, чтобы как можно быстрее достичь и указать на цель или подобрать объект, расположенный на 20 см перед домашним положением, стилусом или парой палочек для еды, соответственно, в ответ на слуховой сигнал. Участники выполнили десять достижений для каждого условия задания. Для записи кинематики туловища и руки использовалась 3-мерная система камер захвата движения. Репрезентативные результаты показали, что наблюдалось значительное увеличение продолжительности движения, рывковости движения и компенсации туловища в качестве функции сложности задачи, но не сложности задачи у всех участников. Выжившие после хронического инсульта показали значительно более медленные, рывковые и более зависимые от обратной связи вытягивания рук и значительно больше компенсаторных движений туловища, чем взрослые без инвалидности. Наши репрезентативные результаты подтверждают, что этот протокол может быть использован для исследования влияния условий задачи на стратегии моторного контроля у выживших после хронического инсульта с легкими двигательными нарушениями UE.
Introduction
Движение туловища является наиболее распространенной стратегией для компенсации ограниченных степеней свободы в локте и плече у лиц с постинсультным дефицитом моторики верхних конечностей (UE)1,2. Предыдущие исследования показали, что постинсультные люди используют различные стратегии движения в разных двигательных средах3,4,5. Теория двигательного управления динамическими системами объясняет, что движения возникают из внутренних индивидуальных факторов и внешних факторов, таких как условия задачи иокружающая среда 6. Кроме того, закон Фитта объясняет взаимосвязь между сложностью задачи и скоростью движения, с тенденцией выполнять более сложные задачи с более медленными скоростями7. Что касается задач, направленных на достижение цели, Джентилуччи сообщил, что люди замедляют свои достигающие движения, когда они достигают и хватают меньший объект по сравнению с большим объектом8. Тем не менее, влияние сложности задачи на направленную на цель руку, достигающей кинематики и стратегии компенсаторного движения у выживших после хронического инсульта, не совсем понятно. Предыдущее исследование, в котором изучались задачи по указанию и захвату у выживших после хронического инсульта, показало, что различия в кинематических переменных между двумя различными задачами объясняют различия в двигательных нарушениях UE, измеренных по оценке верхней конечности Фугля-Мейера9. Тем не менее, это исследование напрямую не сравнивает, как стратегии движения отличаются с точки зрения кинематических переменных между задачами указания и захвата. Лучшее понимание влияния условий задачи на стратегии компенсаторного движения с учетом индивидуального уровня двигательных нарушений имеет решающее значение для разработки эффективных сеансов лечения для минимизации компенсаторных движений и максимизации реституции двигательных нарушений. Поэтому крайне важно исследовать, как условия задачи, в частности сложность задачи, влияют на стратегии движения у людей с постинсультными двигательными нарушениями. Этот предлагаемый протокол исследования будет исследовать влияние условий задачи на целевую руку, достигающей кинематики у взрослых без инвалидности и выживших после инсульта. Цель этого протокола двояка: 1) исследовать, влияет ли сложность задачи на компенсацию туловища и кинематику, достигающей цели, у выживших после хронического инсульта; 2) определить, может ли этот протокол дифференцировать кинематику целевых рук между взрослыми, не являющихся инвалидами, и выжившими после хронического инсульта.
Protocol
Representative Results
Discussion
Предварительные результаты подтверждают, что этот протокол может быть подходящим для изучения влияния сложности задачи на компенсацию туловища и кинематику, направленную на достижение цели руки, как у взрослых без инвалидности, так и у выживших после хронического инсульта.
<p class="jove_…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы хотели бы поблагодарить Кристофера Невилла, Джироламо Маммолито и Ф. Джерома Пабулаяна за их жизненно важный вклад в разработку этого протокола и сбор данных.
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).
