Vi beskriver ett protokoll för att undersöka mänskliga rörelseapparaten anpassning med hjälp av split-bälte löpbandet, som har två remmar som kan köra varje ben i olika takt. Vi fokuserar särskilt på ett paradigm som syftar till att testa generalizationen av anpassade rörelseapparaten mönster till olika promenader sammanhang (t.ex., gånganalys hastigheter, promenader miljöer).
Förstå mekanismerna underliggande motoriskt lärande hjälper forskare och kliniker optimera gait omskolning som en del av motor rehabilitering. Dock kan att studera mänskliga rörelseapparaten lärande vara utmanande. Under spädbarnsåldern och barndomen, neuromuskulära systemet är ganska omogen, och det är osannolikt att rörelseapparaten lärande under tidiga stadier av utveckling styrs av samma mekanismer som i vuxen ålder. Av de tid människorna nå mognad, de är så skickliga på promenader att det är svårt att komma med en tillräckligt roman uppgift att studera de novo motoriskt lärande. Split-bälte löpbandet, som har två remmar som kan köra varje ben i olika takt, möjliggör studier av både kort-(dvsomedelbar) och långsiktiga (dvs.över minuter-dagar, en form av motoriskt lärande) gång ändringar som svar på en romanen förändring i gångavstånd miljön. Individer kan lätt undersökas för tidigare exponering för split-bälte löpbandet, vilket säkerställer att alla experimentella deltagare ingen har (eller motsvarande) tidigare erfarenhet. Detta dokument beskriver en typisk split-bälte löpband anpassningsprotokollet som innehåller metoder för att kvantifiera motoriskt lärande och generalisering av detta lärande till andra promenader sammanhang. En diskussion om viktiga överväganden för att utforma split-bälte löpband experiment följer, inklusive faktorer som löpband bälte hastigheter, raster och distraktorer. Dessutom kan potentiella men understudied störande variabler (t.ex., armrörelser, tidigare erfarenhet) anses i diskussionen.
En split-bälte löpband har två remmar som kan köra varje ben i olika hastighet eller i en annan riktning. Denna enhet användes först över 45 år sedan som ett verktyg för att studera samordning mellan benen (dvs, interlimb samordning) under promenader1. Detta och andra tidiga studier används främst katter som en experimentell modell1,2,3, men insekter fanns också studerade4. De första utredningarna av split-bälte locomotion i mänskliga spädbarn och vuxna publicerades 1987 och 1994, respektive5,6. Dessa inledande studier i både mänskliga och icke-mänskliga djur undersökte mestadels kortsiktiga (dvsomedelbar) justeringar i interlimb samordning för att bevara stabiliteten och framåt progression när benen drivs med olika hastigheter. En 1995 studie konstaterade att längre perioder (flera minuter) av split-bälte walking försämras förmågan hos vuxna människor att korrekt uppfatta löpband bälte hastighet och göra justeringar att utjämna hastigheter på varje sida. Detta tyder på att den sensomotoriska kartläggningen av promenader hade varit omkalibrerade7. Det var dock inte förrän 2005 att först detaljerade kinematisk rapport av mänskliga motoriska anpassning över 10 minuter av split-bälte löpband walking var publicerade8.
Motor anpassning avser en fel-driven process under vilken justeras sensomotoriska mappningar av väl inlärda rörelser som svar på en ny, förutsägbar efterfrågan9. Det är en form av motoriskt lärande som sker över en förlängd praktik period (minuter till timmar) och resultat i efterverkningar, som kan förändringar i rörelse mönstret när efterfrågan tas bort eller villkor återgå till det normala. Exempelvis orsakar gå på split-bälten initialt människor att gå med asymmetrisk interlimb samordning, som liknar en hälta. Över flera minuter av split-bälte promenader anpassa människor deras vandrande samordning så att deras rörelser blir mer symmetriska. När två bälten återvänder därefter till samma hastighet (dvs. bundet-bälten), demonstrera således återställa normala promenader förhållanden, människor efterverkningarna av promenader med asymmetrisk samordning. Dessa efterverkningar måste anpassas aktivt de eller okunniga över flera minuter av bundna-bälte promenader innan normala promenader samordning är restaurerade8.
Efter den 2005 Reisman o.a. 8 kinematisk analys av split bälte promenader i människor, användningen av split-bälte löpbandet i publicerad forskning har ökat cirka tio gånger jämfört med det föregående årtiondet. Varför är split-bälte löpbandet allt populärare som en experimentell verktyg? Split-bälte förflyttningar är tydligt ett laboratorium uppgift – den närmaste verkliga analogt att vrida eller promenader i en snäv cirkel, men split-bälte löpbandet inducerar en mycket mer extrem version av svarvning, med ena benet drivs två till fyra gånger snabbare än den andra. Det faktum att split-bälte löpbandet är en mycket ovanlig gångavstånd uppgift erbjuder flera fördelar för att studera motoriskt lärande. Det första är romanen för de flesta oavsett ålder och oberoende av walking erfarenhet; Det är lätt att skärmen experimentella deltagare för nyhet split-bälte Walking. Split-bälte löpbandet inducerar andra betydande förändringar i interlimb samordning som inte löses snabbt. De relativt långsamma priserna av anpassning och avinstallation anpassning tillåter oss att studera hur olika utbildning insatser kan förändra dessa priser utan närmar sig ett tak. Tredje, kinematisk8,10, kinetic11,12,13,14, elektromyografisk6,15,16 , och perceptuella7,17,18,19 ändringar som sker med split-bälte löpband anpassning har varit väl studerat, har neurala kontroll av denna uppgift20 ,21,22. Med andra ord, har anpassningar till split-bälte löpbandet dokumenterat och replikeras av flera olika grupper, vilket gör detta till en välkarakteriserad motoriskt lärande aktivitet.
Under de senaste tio åren, har flera studier visat uppgift – och sammanhangsberoende arten av split-bälte anpassning. Efterverkningar efter split-bälte anpassning minskas avsevärt i amplitud om de testas under olika förhållanden från villkoret utbildning. Till exempel efterverkningar är mindre om personen flyttas till en annan miljö (t.ex., över marken promenader23), utför en annan motorisk aktivitet (t.ex., bakåt går eller springer13, ( 24), eller ens går med en hastighet som skiljer sig från hastigheten på långsammare bältet under anpassning25. Ansträngningarna att upprätta parametrar som styr generalizationen av rörelseapparaten anpassning pågår.
Syftet med denna uppsats är att beskriva ett protokoll för att använda split-bälte löpbandet för att undersöka mänskliga rörelseapparaten anpassning och generalisering av anpassade mönster till andra promenader sammanhang (dvs, olika vandrings hastigheter och miljöer). Medan det protokoll som beskrivs här är de flesta direkt härlett från det som används i Hamzey et al. 25 (figur 1pt), det bör noteras att detta protokoll informerades av ett antal studier som föregick den8,23,24,26, 27,28. Metoden utvecklades ursprungligen för att testa hypotesen att upprätthålla kontinuitet i gånghastighet mellan löpbandet och över marken miljöer skulle förbättra generalisering av split-bälte går över dessa olika miljöer25. I avsnittet protokoll nedan ger vi instruktioner om hur du replikerar denna version av metoden split-bälte löpband, med noter som anger hur vissa protokollstegen kan ändras till annan metod syfte.
Många studier har nu visat att människor anpassa gait samordning på en split-bälte löpband för att återställa symmetri i interlimb samordningsparametrar som steglängd och support för double varaktighet. När promenader naturförhållanden är återställd följande split-bälte promenader, fortsätta deltagarna använda anpassade gait mönster, leder till efterverkningar som måste vara okunniga för att återgå till normala promenader samordning. Forskare använder främst anpassning takt och efter effekt amp…
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete har finansierats av en amerikansk hjärtat Association vetenskapsman utveckling Grant (#12SDG12200001) till E. Vasudevan. R. Hamzeys nuvarande tillhörighet är Institutionen för maskinteknik, Boston University, Boston, MA, USA. E. Kirks nuvarande tillhörighet är MGH Institute av vårdyrken Institutionen för sjukgymnastik.
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 |