Un paradigme cible émergent pour évoquer des réponses visuomotrices rapides sur les muscles des membres supérieurs humains

Nous nous intéressons à la façon dont le cerveau peut rapidement traduire les informations visuelles en sortie motrice. Et ici, nous décrivons le paradigme cible émergent, qui suscite des réponses visuo-motrices rapides quantifiables et fiables. Les réponses visuomotrices rapides énumérées par le paradigme comprennent des réponses verrouillées par stimulus, qui sont de courtes périodes d’activité musculaire liées à l’apparition d’un stimulus visuel.

Disposer d’un paradigme qui suscite de manière fiable des réponses visuomotrices rapides potentialise l’étude des mécanismes neuronaux sous-jacents tout au long de la vie et dans les troubles neurologiques comme la maladie de Parkinson. De nombreux aspects du paradigme cible émergent pourraient être modifiés pour mieux comprendre les facteurs sensoriels, cognitifs et moteurs qui influencent le système visuomoteur rapide. Commencez par appliquer des capteurs d’électromyographie ou d’EMG sur le muscle du membre supérieur ciblé impliqué dans le mouvement d’atteinte étudié.

Visualisez le muscle cible en demandant une action connue pour recruter le muscle d’intérêt. Pour la tête claviculaire du muscle grand pectoral, demandez au participant de détendre ses coudes sur les côtés et de pousser ses paumes ensemble. S’il est difficile de visualiser le muscle cible, palpez la zone d’intérêt tout en demandant au participant d’effectuer à plusieurs reprises l’action demandée.

Ciblez les zones avec des changements notables dans le muscle pour le placement des électrodes. Utilisez des tampons imbibés d’alcool pour nettoyer les zones cutanées où se trouveront les électrodes et appliquez des adhésifs et du gel d’électrode sur les capteurs de surface. Demandez au participant d’effectuer à nouveau l’action associée au recrutement musculaire et collez des capteurs sur le ventre musculaire, en les positionnant pour qu’ils se trouvent parallèlement à la direction des fibres du muscle ciblé.

Placez l’électrode de terre sur la clavicule controlatérale au bras qui vous arrive, puis fixez les capteurs et les électrodes de terre à la peau environnante avec du ruban adhésif. Allumez le système EMG pour permettre la collecte d’EMG tout au long de l’expérience. Vérifiez la qualité du signal EMG à l’aide d’un moniteur de bureau ou d’un oscilloscope connecté au système.

Demandez au participant d’effectuer un mouvement d’extension dans ou à l’opposé de la direction préférée du muscle d’intérêt et assurez-vous que l’activité EMG augmente ou diminue respectivement. Ensuite, installez le participant dans un appareil d’atteinte robotique qui permet d’atteindre des mouvements dans un plan horizontal et l’application d’une force au manipulandum. Asseyez le participant dans la chaise expérimentale, en maximisant son confort pour minimiser les changements de posture tout au long de l’expérience.

Cliquez sur démarrer sur le logiciel associé qui lance le premier essai et la force générée par l’appareil de reaching robotique appliqué sur le membre supérieur du participant. Demandez verbalement au participant de commencer le premier essai en amenant le curseur en temps réel ou le RTC en position de départ pendant une durée de une à 1,5 seconde. L’occluseur change de couleur pour indiquer au sujet que l’essai à venir nécessite un pro ou un anti-reach.

Déterminez si le participant est capable de générer une portée guidée visuellement en fonction de la couleur de l’occluseur. Lorsque l’occluseur est vert, le participant intercepte la cible en mouvement avec le RTC. Lorsque l’occluseur est rouge, le participant éloigne le RTC de la cible.

Assurez-vous que la cible en mouvement, qui était stationnaire et visible pour le participant en haut du Y inversé, commence à se déplacer vers le participant le long de la trajectoire du Y inversé.Lorsque la cible en mouvement se déplace derrière l’occluseur, elle doit se déplacer à une vitesse constante de 30 centimètres par seconde le long de l’axe des y et doit être invisible pour le participant. Pendant cet intervalle, le participant doit maintenir la position de la main à la position de départ imaginée. Une fois que la cible mobile atteint la moitié de la longueur de l’occluseur, elle bifurque le long de l’une des sorties Y inversées avec une composante de vitesse X supplémentaire.

La cible disparaît pendant un délai constant d’environ une demi-seconde, le retard dépendant de la taille de l’obturateur et de la vitesse de la cible. Lorsque la cible en mouvement atteint le bord de l’occluseur, assurez-vous que le logiciel la garde invisible jusqu’à ce que la cible complète ait émergé et ne la présente qu’ensuite au participant. La cible doit être présentée à un côté aléatoire sur l’un des chemins en Y inversés tandis que la main du participant reste à la position de départ.

Le moment exact de l’émergence de la cible doit être connu pour assurer une mesure précise des réponses visuo-motrices rapides. Ici, nous présentons un autre stimulus visuel, qui n’est pas vu par le participant, à une photodiode située dans le coin de l’écran au moment exact de l’émergence de la cible. Cette photodiode fournit un signal analogique pour l’alignement de l’activité musculaire et des temps de réaction.

En fonction du comportement d’atteinte du participant, ce logiciel fournit un retour d’information sous forme de texte écrit sur l’occluseur pendant l’intervalle entre les essais. Le retour d’information indique hit pour une interception correcte, wrong way pour une direction de portée incorrecte ou miss pour des réponses ni correctes ni incorrectes détectées pendant l’intervalle entre les essais. La cible mobile et la position de départ réapparaissent à leurs emplacements d’origine respectifs 200 millisecondes après la fin du comportement de portée du participant.

Commencer l’essai suivant lorsque le participant amène le RTC à la position de départ. Minimisez les déplacements du participant entre chaque bloc pour assurer la cohérence des enregistrements. Après confirmation verbale que le participant est prêt à commencer le bloc suivant, lancez le bloc suivant et continuez à surveiller les performances du participant et la sortie EMG.

Les réponses verrouillées par stimulus ou SLR dépendaient de l’emplacement de la cible, les SLR sur le grand pectoral droit consistant en une augmentation ou une diminution du recrutement musculaire après la présentation de la cible vers la gauche ou vers la droite respectivement. Pour détecter les reflex, des analyses distinctes des caractéristiques de fonctionnement du récepteur de séries chronologiques ont été effectuées dans le cadre d’essais avec des temps de réaction antérieurs ou postérieurs à la moyenne. Cette analyse a révélé si le début de l’électromyographie était invariant au stimulus ou au début du mouvement, qui a été déterminé par la pente de la ligne reliant les temps de discrimination précoce et tardive tracée en fonction du temps de réaction.

Les données de deux sujets atteignant un objet stationnaire ou une cible en mouvement sont présentées ici. Le premier participant ne présente pas de SLR dans le paradigme statique, mais un SLR clair peut être vu dans le paradigme cible émergent. Le SLR était également apparent dans les traces d’électromyographie moyennes pour le premier participant dans le paradigme cible émergent.

Alors que le deuxième participant présentait un SLR dans les paradigmes cibles statiques et émergents, l’ampleur du SLR était beaucoup plus grande dans le paradigme cible émergent. En moyenne, l’amplitude du SLR était considérablement plus grande dans la cible émergente par rapport au paradigme statique. En revanche, la latence des reflex détectés ne différait pas entre les deux paradigmes.

Des SLR ont été détectés chez les cinq participants du paradigme cible émergent, mais seulement chez trois participants dans un paradigme avec des cibles statiques. Les amplitudes des SLR dans la condition anti-portée étaient modérées par rapport à celles dans la condition pro-portée. Le paradigme pourrait être modifié pour mieux comprendre les facteurs sensoriels, cognitifs ou moteurs qui influencent les réponses visuo-motrices rapides.

Les expériences futures pourraient faire varier la vitesse de la cible, modifier le temps passé derrière l’occluseur ou obliger les participants à choisir la main à déplacer. Nous avons commencé à utiliser des réponses fiables obtenues par le paradigme cible émergent pour étudier le système visuomoteur rapide chez les participants âgés et chez les patients atteints de la maladie de Parkinson.