El principio neuronal subyacente alcance y agarre se ha estudiado extensamente en las últimas décadas, sin embargo, pocos dispositivos se han desarrollado para permitir una combinación flexible de ambos movimientos en una sola tarea. Al acoplar una mesa de torneado personalizada con un dispositivo traslacional de 3 dimensiones, nuestro aparato permite una combinación de prueba de múltiples posiciones en un espacio tridimensional y objetos de forma diferente en cada posición. Nuestro aparato proporciona una plataforma valiosa para estudiar la función de las extremidades superiores y sus principios neuronales subyacentes.
También puede facilitar la reconstrucción simultánea de los movimientos de alcance y agarre en la interfaz cerebro-máquina. Comience fijando dos rieles Y en la superficie superior del marco en paralelo, fijando los pedestales a la superficie superior con tornillos. A continuación, conecte dos rieles Y con un eje de conexión y dos acoplamientos de diafragma.
Apriete los tornillos de los acoplamientos para sincronizar los ejes de los dos carriles. Coloque seis tuercas en las ranuras posteriores del carril Z y conecte un lado del marco del triángulo derecho a la parte posterior del riel Z con tornillos. Tire del marco triangular hasta el extremo que es distal al eje y apriete los tornillos.
Fije el otro marco del triángulo derecho al otro carril Z de la misma manera. Fije los otros lados en ángulo recto de los dos marcos triangulares a los controles deslizantes de los dos carriles Y con tornillos. A continuación, conecte los dos carriles Z con un eje de conexión y acoplamientos de diafragma, y apriete los tornillos de bloqueo del acoplamiento.
Fije las dos placas de conexión en forma de T a la parte posterior del carril X con tuercas y tornillos. A continuación, tire de las dos placas en forma de T a los dos extremos de la barandilla X y apriete los tornillos. Fije las dos placas de conexión en forma de T en los controles deslizantes de los dos carriles Z con tornillos.
Inserte el motor de paso en el orificio del eje del reductor de engranajes y atornille sus bridas. Por último, atornille el anillo de conexión al extremo del eje del riel X. Inserte el eje del reductor de engranajes en el acoplamiento y atornille el reductor de engranajes al anillo de conexión.
Apriete el tornillo de bloqueo del acoplamiento. Comience colocando los sensores táctiles en la ranura del cuerpo del objeto y péguelos en las áreas táctiles predefinidas con cinta adhesiva de doble cara. Pase los cables a través del orificio del tablero del objeto y fije la cubierta en el cuerpo del objeto con tornillos.
A continuación, pase los cables a través de los orificios en los lados del rotador, y atornille los objetos en el rotador. Soldar los extremos de alambre de los sensores táctiles a los extremos de alambre giratorio del anillo de deslizamiento eléctrico, y envolver las juntas con cinta eléctrica. Atornille la carcasa al control deslizante del riel X.
Coloque el rodamiento en el orificio inferior de la caja. A continuación, coloque el rotador en la caja desde la derecha y pase los cables del anillo de deslizamiento eléctrico a través del orificio superior de la caja. A continuación, inserte el eje de metal en el rodamiento desde el orificio superior de la caja y ajuste la llave del eje a la llave del rotador.
Ajuste el anillo de deslizamiento eléctrico alrededor del eje de metal. Coloque el extremo de la barra de localización en la muesca del anillo de deslizamiento eléctrico para evitar que el anillo exterior gire. Inserte el eje del motor paso a paso en el orificio del eje de metal y fije el motor en la parte superior de la caja con tornillos.
Pegue un LED tricolor en la parte frontal de la caja con cinta adhesiva. Finalmente, atornille el aparador derecho en la caja. Inserte los cables de control de los motores paso a paso, LED y sensores táctiles en los puertos digitales de una placa de adquisición de datos.
Para inicializar el dispositivo traslacional tridimensional y la mesa de torneado, tire de los controles deslizantes de todos los rieles de deslizamiento lineales hasta el punto inicial y gire el primer objeto de la mesa de torneado para que esté orientado hacia el lado frontal de la mesa de torneado. A continuación, introduzca las coordenadas de todas las posiciones de una matriz en un documento de texto. Asegúrese de que cada fila incluye las coordenadas X, Y y Z de una posición separada por un espacio y, a continuación, guarde el documento.
A continuación, abra el software de paradigma, haga clic en Abrir archivo en el panel Grupo y seleccione el documento de texto para cargar las posiciones de presentación en el software de paradigma. Compruebe los objetos que se presentarán en el experimento en el grupo de objetos del software de paradigma. A continuación, ajuste los parámetros experimentales en el panel Parámetros de tiempo del software de paradigma.
Establezca la línea base en 400 milisegundos, Motor Run equivale a 2000 milisegundos, Planificación equivale a 1000 milisegundos, Tiempo de reacción máximo equivale a 500 milisegundos, Tiempo de alcance máximo equivale a 1000 milisegundos, Tiempo de retención mínimo equivale a 500 milisegundos, Recompensa equivale a 60 milisegundos y Error igual a 1000 milisegundos. A continuación, fije la silla de mono al marco de construcción de aluminio. Coloque tres marcadores reflectantes en el extremo del brazo con cinta adhesiva de doble cara.
Asegúrese de que los tres marcadores forman un triángulo scalene. A continuación, en el software de paradigma, haga clic en Ejecutar para iniciar la tarea. Haga clic en el botón RECORD en el panel de captura de movimiento del software Cortex para registrar las trayectorias de los tres marcadores durante 60 segundos cuando el mono está realizando la tarea.
Haga clic en el botón STOP para finalizar el experimento. Cree una plantilla de seguimiento de los tres marcadores en el software utilizando las trayectorias registradas y guarde la plantilla. A continuación, conecte el cable de tierra del amplificador frontal al suelo de la matriz de microelectrodos, que se implanta en la corteza motora del mono.
Inserte las etapas del cabezal en el conector de la matriz de microelectrodo. Abra el software Central del sistema de adquisición de señales neuronales. Abra el software de sincronización.
Haga clic en los tres botones de conexión de los paneles Cerebus, Motion Capture y Paradigm para conectar el software de sincronización con el sistema de adquisición de señales neuronales, el sistema de captura de movimiento y el software de paradigma, respectivamente. Por último, haga clic en el botón Ejecutar del software de paradigma para iniciar la tarea de nuevo, seguido del botón Grabar en el panel Almacenamiento de archivos del software central para comenzar a grabar las señales neuronales. Compruebe la plantilla de seguimiento guardada y haga clic en el botón RECORD en el panel de captura de movimiento del software Cortex para comenzar a registrar la trayectoria de la muñeca del mono.
La trayectoria de la muñeca durante la fase de alcance en todos los ensayos exitosos se extrajo y se dividió en ocho grupos basados en posiciones objetivo. Los extremos de ocho grupos de trayectoria forman un cuboide, que tiene el mismo tamaño que el espacio de trabajo cuboide predefinido. Aquí, el histograma de tiempo peristimulo muestra dos neuronas de ejemplo que afinan tanto la posición que alcanza como se muestra a los objetos.
La neurona en la parte superior muestra una selectividad significativa durante las fases de alcance y retención. Mientras que la neurona en la parte inferior comienza a ajustar las posiciones y los objetos desde el centro de la fase de carrera del motor. Como el software de paradigma no podía leer las posiciones de los motores, es esencial inicializar la mesa de torneado y el dispositivo de traducción antes de cada sesión.
Para controlar completamente cuándo el sujeto podía ver el objeto de destino y su posición, se podía instalar un vidrio conmutable delante del aparato. Mediante el uso de nuestro aparato, ahora es factible estudiar la interacción neuronal entre los movimientos de alcance y agarre, lo que puede ayudar a decodificar simultáneamente la trayectoria de alcance y los tipos de agarre.
