פרדיגמת יעד מתעוררת לעורר תגובות Visuomotor מהיר על שרירי הגפיים העליונות האנושיות

Summary

מוצג כאן פרדיגמה התנהגותית המ מעוררת תגובות visuomotor חזקות ומהירות על שרירי הגפיים העליונות האנושיות במהלך מגעים מודרכים ויזואלית.

Abstract

כדי להגיע לכיוון אובייקט שנראה, יש להפוך מידע חזותי לפקודות מוטוריות. מידע חזותי כגון הצבע, הצורה והגודל של האובייקט מעובדים ומשולבים באזורי מוח רבים, ולאחר מכן מועברים בסופו של דבר לפריפריה המוטורית. במקרים מסוימים, יש צורך בתגובה מהר ככל האפשר. טרנספורמציות visuomotor מהיר אלה, ואת המצעים הנוירולוגיים הבסיסיים שלהם, מובנים היטב בבני אדם כפי שהם חסרים סמן ביולוגי אמין. תגובות נעולות גירוי (SLRs) הן התפרצויות השהיה קצרות (<100 ms) של פעילות אלקטרומיוגרפית (EMG) המייצגת את הגל הראשון של גיוס שרירים המושפע מהצגת גירוי חזותי. SLRs מספקים תפוקה הניתנת לכימות של טרנספורמציות visuomotor מהירה, אבל SLRs לא נצפו באופן עקבי בכל הנושאים במחקרים קודמים. כאן אנו מתארים פרדיגמה חדשה והתנהגותית המציגה את הופעתה הפתאומית של מטרה נעה מתחת למכשול המעורר באופן עקבי SLRs חזקים. בהשוואה למחקרים קודמים שחקרו SLRs באמצעות גירויים סטטיים, SLRs עורר עם פרדיגמת היעד המתעוררים היו גדולים יותר, התפתחו מוקדם יותר, היו נוכחים בכל המשתתפים. זמני התגובה של Reach (RTs) זרזו גם בפרדיגמת המטרה המתעוררת. פרדיגמה זו מעניקה הזדמנויות רבות לשינוי שיכולות לאפשר לימוד שיטתי של ההשפעה של מניפולציות חושיות, קוגניטיביות ומוטוריות שונות על תגובות visuomotor מהיר. בסך הכל, התוצאות שלנו מראות כי פרדיגמת היעד המתעוררת מסוגלת לעורר פעילות באופן עקבי וחזק בתוך מערכת visuomotor מהירה.

Introduction

כאשר אנו מבחינים בהודעה בטלפון הסלולרי שלנו, אנו מתבקשים לבצע תפוצה מונחית ויזואלית כדי להרים את הטלפון שלנו ולקרוא את ההודעה. תכונות חזותיות כגון הצורה והגודל של הטלפון הופכים לפקודות מוטוריות המאפשרות לנו להגיע בהצלחה למטרה. טרנספורמציות visuomotor כאלה ניתן ללמוד בתנאי מעבדה, המאפשרים רמה גבוהה של שליטה. עם זאת, ישנם תרחישים שבהם זמן התגובה חשוב, למשל, לתפוס את הטלפון אם זה היה ליפול. מחקרי מעבדה של התנהגויות visuomotor מהיר לעתים קרובות להסתמך על פרדיגמות היעד עקורים שבו תנועות מתמשך משתנות באמצע הטיסה בעקבות שינוי כלשהו בעמדת היעד (למשל, ראה שופט^1,2). בעוד תיקונים מקוונים כאלה יכולים להתרחש <150 ms 3 ,^קשהלברר את התזמון המדויק של פלט visuomotor מהיר באמצעות קינמטיקה לבד בשל מאפייני סינון מעבר נמוך של הזרוע, ומכיוון פלט visuomotor מהיר תוחף תנועה כבר באמצע הטיסה. סיבוכים כאלה מובילים לחוסר ודאות לגבי המצעים שבבסיס תגובות visuomotor מהיר (ראה שופט⁴ לסקירה). מספר מחקרים מראים כי מבנים תת-קליפתיים כגון קוליקולוס מעולה, ולא אזורים קליפת המוח הקדמית-קודית, עשויים ליזום תיקונים^{מקוונים 5}.

אי ודאות זו לגבי המצעים העצביים הבסיסיים עשויה לנעניין, לפחות בחלקה, בהיעדר סמן ביולוגי אמין לפלט של מערכת visuomotor המהירה. לאחרונה, תיארנו מדד של תגובות visuomotor מהיר שעשוי להיווצר יציבות סטטיות נרשם באמצעות אלקטרומיוגרפיה (EMG). תגובות נעולות גירוי (SLRs) הם התפרצויות נעולות זמן של פעילות EMG שקדמו לתנועה^{מרצון 6,7}, מתפתח באופן עקבי ~ 100 ms לאחר תחילת גירוי. כפי שהשם מרמז, SLRs מעוררים על ידי תחילת גירוי, מתמשך גם אם תנועה בסופו של^{דבר מעוכבת 8} או נע בכיוון^{ההפוך 9}. יתר על כן, SLRs עורר על ידי תזוזת היעד בפרדיגמה דינמית קשורים עם תיקונים מקוונים השהיה קצרה^{יותר 10}. לכן, SLRs לספק אמצעי אובייקטיבי ללמוד באופן שיטתי את הפלט של מערכת visuomotor מהיר מעורב RTs השהיה קצרה, כפי שהם עשויים להיווצר יציבה סטטית לנתח אותות EMG אחרים שאינם קשורים לשלב הראשוני של התגובה visuomotor מהיר.

מטרת המחקר הנוכחי היא להציג פרדיגמה חזותית מונחית להגיע כי חזק מעורר SLRs. מחקרים קודמים החוקרים את SLR דיווחו על פחות מ -100% שיעורי זיהוי על פני משתתפים, גם בעת שימוש בהקלטות תוך שריריות^{פולשניות יותר 6,8,9}. שיעורי זיהוי נמוכים והסתמכות על הקלטות פולשניות מגבילים את התועלת של אמצעי SLR בחקירות עתידיות של מערכת visuomotor המהירה במחלה או לאורך תוחלת החיים. בעוד נושאים מסוימים עשויים פשוט לא להביע SLRs, הגירויים ופרדיגמות התנהגותיות בשימוש בעבר לא יכול להיות אידיאלי לעורר את SLR. דיווחים קודמים של SLRs השתמשו בדרך כלל פרדיגמות שבו המשתתפים ליצור חזותית מונחה מגיע לכיוון^{סטטי, פתאום מופיע מטרות 6,9}. עם זאת, מערכת visuomotor מהירה היא ככל הנראה הדרושה בתרחישים שבהם יש לקיים אינטראקציה מהירה עם אובייקט נופל או מעופף, מה שמוביל אחד לתהות אם נע ולא גירויים סטטיים עשויים לעורר טוב יותר SLRs. לכן, יש לנו מותאם פרדיגמה היעד נע המשמש לחקר תנועות^{עיניים 11}, ושילב אותו עם משימת הגעה מונחה פרו / אנטי ויזואלית המשמשת לבחינת SLR⁹. בהשוואה לתוצאות פרדיגמות בשימוש^{בעבר 6,}8^,9, נמצא כי SLRs בפרדיגמת היעד המתעוררים התפתחו מוקדם יותר, השיגו סדרי גודל גבוהים יותר, היו נפוצים יותר על פני מדגם המשתתפים שלנו. בסך הכל, פרדיגמת היעד המתעוררת מקדמת את הביטוי של תגובות visuomotor מהיר עד כדי כך אמצעי EMG אובייקטיבי יכול להתבצע באופן אמין עם הקלטות פני השטח, מחקר potentiating בתוך אוכלוסיות קליניות לאורך תוחלת החיים. כמו כן, ניתן לשנות את פרדיגמת המטרה המתעוררת בדרכים רבות ושונות, ולקדם חקירות יסודיות יותר של הגורמים החושיים, הקוגניטיביים והמוטוריים המקדמים או משנים תגובות visuomotor מהירות.

Protocol

כל ההליכים אושרו על ידי ועדת האתיקה של מחקר מדעי הבריאות באוניברסיטת מערב אונטריו. כל המשתתפים סיפקו הסכמה מדעת, קיבלו תשלום עבור השתתפותם, והם היו חופשיים לסגת מהניסוי בכל עת.

1. הכנת משתתפים

הערה: מדגם קטן של משתתפים צעירים ובריאים נחקר (3 נקבות, 2 גברים; גיל ממוצע: 26 שנים +/- 3.5). כל המשתתפים היו ימניים והיה להם ראייה נורמלית או מתוקן לנורמלי, ללא הפרעות ראייה, נוירולוגיות או שרירים שלד נוכחיים. משתתפים עם היסטוריה של פגיעה בגפיים העליונות השלד והשרירים או הפרעות הוחרגו.

1. החל חיישני EMG על שריר הגפיים העליונות הממוקד המעורב בתנועה המגיעה הנחקרת. כאן, הקלטות EMG נעשו מן הראש clavicular של שריר החזה הימני הראשי, אשר מגויס חוצה הגוף (שמאלה) להגיע.
   הערה: הקלטות יכולות להתבצע מן השרירים האחרים של הגפה העליונה, או מן החלק החזה או צדדי של השריר הראשי pectoralis.
   1. לדמיין את שריר היעד על ידי בקשת פעולה ידועה לגייס את שריר העניין. עבור הראש clavicular של השריר הראשי pectoralis, לבקש מהמשתתף להרפות את המרפקים שלהם בצדדים שלהם לדחוף את כפות הידיים שלהם יחד. אם מתקשים לדמיין את שריר המטרה, יש למחוץ את אזור העניין תוך כדי שהמשתתף יבצע שוב ושוב את הפעולה המבוקשת, וימקד אזורים עם שינויים בולטים בשריר למיקום אלקטרודה.
      הערה: הדמיה מתייחסת לזיהוי שריר המטרה, באמצעות ראיית צורת השריר דרך העור המשתלט כאשר המשתתף מבצע פעולה המגייסת את השריר. הדמיה מסייעת לוקליזציה של שריר היעד.
   2. באמצעות ספוגיות אלכוהול, לנקות את פני העור מעל שריר היעד שבו האלקטרודה תוצב, וגם מעל האזור שבו אלקטרודה הקרקע יהיה ממוקם.
   3. הכן את חיישני פני השטח על ידי החלת דבקים וג'ל אלקטרודה.
   4. בקשו מהמשתתף לבצע שוב את הפעולה הקשורה לגיוס השרירים, ודבקו בחיישנים מעל בטן השריר, וממקמים אותם לשכב במקביל לכיוון הסיבים של השריר הממוקד. מניחים את האלקטרודה הקרקעית על עצם הבריח בניגוד לזרוע המגיעה. אבטחו חיישנים ואלקטרודות טחונות לעור שמסביב בעזרת סרט רפואי. הפעל את מערכת EMG כדי לאפשר איסוף EMG לאורך כל הניסוי.
      הערה: לאחר המיקום של אלקטרודות EMG, נתוני EMG נאספים באופן פסיבי ורציף לאורך כל הניסוי באמצעות מערכת EMG ונחסנים כמזרם נתונים אנלוגי לניתוח מאוחר יותר.
   5. בדוק את איכות אות ה- EMG באמצעות צג שולחני או אוסצילוסקופ המחוברים למערכת EMG. כדי לקבוע את האיכות המתאימה, יש למשתתף לבצע תנועה להגיע לתוך או להיפך מהכיוון המועדף של שריר העניין, ולהבטיח כי פעילות EMG עולה או פוחתת, בהתאמה. אם אין פעילות במנוחה, אז לוודא כי פעילות EMG לא להגדיל את התנועה בכיוון הלא מועדף.
      הערה: איכות אות השריר מאלקטרודות פני השטח תלויה במאפיינים רבים (למשל, הפצה אידיוסינקרטית של רקמת שומן, יציבת נושא). שיא פעילות EMG הקשורים לתנועה בכיוון המועדף (קבלנות) מומלץ להיות לפחות פי 2 מרמת הפעילות במנוחה אך צריך להיות גבוה משמעותית.
   6. למקם מחדש את האלקטרודות במידת הצורך, כדי להבטיח כי רמות פעילות אלה נצפו. השאירו את צג הצפייה או את אוסצילוסקופ מחוברים לאורך כל הניסוי כדי לפקח באופן רציף על פלט EMG.
2. הגדר את המשתתף הספציפי עם חיישני EMG המוחלים ב מכשיר רובוטי המאפשר הגעה לתנועות במישור אופקי, ויישום כוח למניפולנדום.
   הערה: הוספת כוח נגד שריר הריבית מגבירה את פעילות הרקע, ומאפשרת את הביטוי של SLR כעלייה או ירידה בפעילות השרירים בעקבות הצגת גירוי בכיוון המועדף או הלא מועדף של השריר, בהתאמה. רמה של פעילות בסיסית שימושית במיוחד בכיוון שאינו מועדף, מכיוון שפעילות הגעה בסיסית ולא מועדפת תהיה בלתי ניתנת להבחנה ללא כוח טעינה ברקע. כוח מיושם של 5N ימינה ו 2N של כוח למטה (מול יעד שהוצג שמאלה יחסית לעמדת ההתחלה), לאורך כל הניסוי יכול להיות מספיק. הכוח צריך להישאר קבוע לאורך כל הניסוי, כך שניתן להשתמש בכוחות נמוכים יותר במידת הצורך.
   1. הנח את המשתתף בכיסא הניסיוני, מתן עדיפות לנוחות המשתתפים ביחס לתוספת שנכפתה על האיבר כדי למזער את שינויי היציבה לאורך כל הניסוי.

2. גירויים בנייה / מנגנון

1. צור את כל ההליכים והגירויים הניסיוניים במנגנוני הגעה רובוטיים עם תצוגה חזותית מובנית.
   הערה: ודא כי המנגנון רובוטי להגיע מצויד ממשק בין פלט חזותי תפוקת מנוע manipulandum המאפשר אנלוגי בו זמנית (למשל, מיקום manipulandum, פלט photodiode) והקלטות EMG. ודא שמנה זו מצוידת בתוכנה המסוגלת להפעיל בלוקים של ניסויים פרטניים מתוכנתים מראש עם כל הרכיבים החזותיים המתוכנתים מראש. הצג החזותי המובנה עשוי להיות צג סטנדרטי או מקרן באיכות גבוהה בהתאמה אישית; עם זאת, מומלץ למקרנים באיכות גבוהה יותר להבטיח רזולוציה זמנית וויזואלית של היעד המוצג.
   1. צור את 4 הרכיבים העיקריים של פרדיגמת היעד המתעוררת (ראה איור משלים 1)באמצעות תוכנה מובנית שמניעה את התצוגה החזותית.
      הערה: יש ליצור רכיבים באמצעות תוכנה מובנית המקרינה את הרכיבים שצוינו על התצוגה החזותית במהלך כל הפעלת איסוף נתונים. כל רכיב מוזן באופן ידני לתוכנה, המהמרת קואורדינטות קלט עבור צורות לצורות המוצגות בתצוגה החזותית. קידוד מלא של כל הרכיבים ותנועות היעד נעשה לפני איסוף הנתונים, ולכן לא נדרשת התערבות ניסויית של הפרדיגמה במהלך איסוף הנתונים, גם כאשר הפרדיגמה פועלת באופן אוטומטי בהתבסס על תגובות המשתתפים. הקואורדינטות הבאות (המדווחות בס"מ) מתייחסות ביחס לנקודת האמצע של שני מקורות manipulandum הרובוטיים במנגנוני הגעה רובוטיים המשמשים לאיסוף נתונים מהמשתתפים בכתב היד הנוכחי. כל מרכיבי הפרדיגמה גלויים למשתתף לאורך כל תקופת הניסיון, למעט תנוחת ההתחלה שנעלמת לאחר הופעת היעד הנע. מנגנון אחר עשוי להשתמש במסגרת ייחוס אחרת.
      1. צור נתיב y הפוך על-ידי הזנה ידנית של קואורדינטות עבור שישה מלבנים עם הקואורדינטות הבאות (y: - 19 (החלק העליון של y הפוך) או -34 (תחתית y הפוך), x:-/+2 (פנימי, y הפוך תחתון), -/+8 (y הפוך למטה); רוחב .5 גובה: 20 (למעלה) או 15 (למטה)).
      2. צור occluder על-ידי הזנה ידנית של קואורדינטות עבור מלבן גדול אחד (מרוכז ב: 0, -29; רוחב: 35 גובה: 15) כיסוי מרכז נתיב y הפוך. הצבע של עורף זה עשוי להשתנות מניסוי למשפט, מתן הוראה למשתתף.
         הערה: העורק מכיל דרגה שנחתכה בתחתית המרכזית בין שתי התפוקות (0, -29; רוחב: 5 גובה: 5). פעולה זו מבטיחה שהעין יציבה בהופעת המטרה. העורק יהיה גם בצבע אדום או ירוק בתחילת כל משפט.
      3. צור יעד נע על ידי הזנה ידנית של קואורדינטות עבור מעגל אחד שבסופו של דבר יעבור במורד y הפוך ומאחורי occluder (התחלה: 0, -17; רדיוס: 1; מהירות: 10 ס"מ / s, מהירות מאחורי occluder: 30 ס"מ / ים).
         הערה: היעד הנע (T1) גלוי וניח בתחילת כל ניסיון.
      4. צור כיצד היעד יזוז בתוכנה על-ידי ציון קואורדינטות x ו- y של תנועת היעד.
         הערה: מהירות היעד מחושבת לפי המרחק של קואורדינטות x ו- y העוקבות. הצגה נכונה של תנועת היעד תלויה ביכולת התוכנה והתצוגה החזותית לעדכן כראוי כל מיקום x ו- y ברצף מהיר. בתוכנה, לשנות את המצב של היעד נע "בלתי נראה למשתתף" כאשר המיקום x ו- y של היעד עברו באופן מלא מתחת occluder עד מיקום x ו- y הופיעו באופן מלא מן occluder.
      5. צור מיקום התחלה (0, -42; רדיוס 1). המשתתף יצטרך להשיג עמדה זו כדי ליזום כל ניסיון.
   2. צור סמן בזמן אמת (RTC) המייצג את מיקום היד של המשתתף על המסך בזמן אמת.
      הערה: ידו/זרועו של המשתתף נארזה במהלך הניסוי באמצעות מראה הפונה כלפי מעלה המשקפת מטרות שהוצגו כלפי מטה. ניתן לעשות זאת באמצעות פונקציות תוכנה מובנות הספציפיות למנגנונים, הממקמים יעד מעל הקואורדינטות המעודכנות ללא הרף x ו- y של היד.

3. הליך

1. לחץ על "להתחיל" על התוכנה המשויכת המוצגת על המסך של הניסוי, אשר יוזם את הניסוי הראשון וכוח שנוצר על ידי מנגנון הגעה רובוטי להחיל על הגפיים העליונות של המשתתף.
   הערה: לאחר תחילת הקליקים על הניסוי, הניסוי לא דורש התערבות, עד שבין בלוקים שבהם על הניסוי ללחוץ להתחיל מחדש. התערבות ניסוי עשויה להידרש גם אם אות EMG מנוטר ללא הרף שינויים, או המשתתף אינו מסוגל להשלים את הניסוי. יש להפסיק את כל הניסויים באופן מיידי במקרה חירום. כוח המוחל על ידו של המשתתף מופסק באופן אוטומטי אם המשתתף משחרר את הידית באמצעות תוכניות משימה מובנות. מומלץ להשתמש ב מכשיר עם כפתור לסיום הניסוי במצבי חירום.
   1. מילולית להורות למשתתף להתחיל את המשפט הראשון על ידי הבאת RTC (מסומן על ידי המיקום של manipulandum) למצב ההתחלה (T0) למשך משתנה של 1- 1.5 s. העורף משנה צבע כדי להורות לנושא שהמשפט הקרוב דורש תפוצה בעד או נגד הגעה.
      הערה: הבאת RTC לתוך T0 יוזם כל ניסיון. אם המשתתף יוצא מעמדת ההתחלה של T0 לפני הזמן שנקבע, גירסת הניסיון תתחיל שוב ברגע ש- RTC יחזור ל- T0.
   2. ודא כי היעד הנע (T1) שהיה נייח וגלוי למשתתף בחלק העליון של y הפוך (2.1.1.3), מתחיל תנועה לכיוון המשתתף לאורך הנתיב של y הפוך, אשר ביוזמת המשתתף הבאת RTC לתוך T0 בשלב הקודם.
      הערה: כאשר T1 מתחיל לזוז, T0 נעלם. לא יונחו הגבלות על זרועו של המשתתף לאחר זמן זה, אולם המשתתף מונחה להישאר בגבולות המדומיינים של T0.
   3. ודא כי T1 נע מאחורי occluder והוא בלתי נראה למשתתף. במהלך מרווח זמן זה, המשתתף שומר על מיקום היד ב- T0 המדומיין.
   4. ודא כי T1 נוסע מאחורי occluder במהירות קבועה של 30 ס"מ / s לאורך ציר y לכיוון המשתתף. ברגע T1 מגיע חצי אורך העורף, זה bifurcates לאורך אחד יציאות y הפוכה עם רכיב מהירות x נוסף. לכן, מהירות לאורך ציר y נשמר קבוע. המטרה נעלמת לעיכוב מתמיד של ~ 0.5 s, עם העיכוב בהתאם לגודל של occluder ואת המהירות של תנועת T1.
   5. כאשר T1 מגיע לקצה של occluder הקרוב ביותר למשתתף, ודא כי התוכנה אינה מציגה T1 כמו המתעוררים על ידי החלקה מעבר לקצה העורף, כמו עושה זאת היה בתחילה להציג גירוי "חצי ירח" למערכת הראייה. במקום זאת, ודא כי התוכנה שומרת T1 בלתי נראה עד היעד המלא התפתח, ולאחר מכן מציג אותו למשתתף.
      הערה: זה נעשה כדי לשלוט על השפעות עיבוד חזותי של גירויים חלקיים, במיוחד אם נעשה שימוש במהירויות שונות של מטרות אשר יחצו את הגבול בזמנים שונים. הופעה חלקית של יעד (למשל, חצי גירוי ירח) מייצרת יעד המורכב בתחילה מתדר מרחבי גבוה יותר, אשר בהתבסס על תוצאות קודמות יוביל השהיית SLR מוגברת וירידה^{בעוצמה 10}.
   6. ודא כי התוכנה מציגה T1 לצד אקראי באחד משני נתיבי y הפוכים בעוד ידו של המשתתף נשאר נייח ב T0.
      הערה: במקביל להופעת T1 מתחת למכסה, מטרה משנית מוצגת בפינת המסך, במיקום המוצג על ידי פוטודיודה. יעד זה המוצג לפוטודיודה אינו נראה על ידי הנושא אלא מספק אות אנלוגי לפוטודיודה המשולבת בהתקן רובוטי להגיע. אות פוטודיודה זה מאפשר יישור מדויק של מראה היעד עם פעילות השריר ומבטיח שלא יהיו פיגורים או עיכובים בתוך המנגנון הרובוטי המגיע.
   7. כאשר T1 מגיח מאחורי העורק, לראות אם המשתתף הוא מסוגל ליצור להגיע מונחה חזותית בהתאם לצבע של העורף. כאשר העורף ירוק, בקש מהמשתתפים ליירט את T1 באמצעות RTC. כאשר העורף אדום, בקש מהמשתתף להזיז את RTC מ- T1.
      הערה: צבע עורף ירוק (2.1.1.2) מציין תפוצה מקצועית (כלומר, לכיוון האוקולדר) וצבע אדום המצוין הרחק מהזזת יעד T1 (כלומר, אנטי-הגעה). במצב אנטי-הגעה, יירוט נכון אינו מבוסס על תמונת המראה של T1, אלא על המרחק האופקי יחסית ל- T0.
   8. בהתאם להתנהגותם המגיעה, ספק משוב כ'מכה' (יירוט נכון), 'לא נכון' (כיוון שגוי לתפוצה בעד/אנטי), או 'מתגעגע' (לא זוהו תגובות נכונות ולא שגויות) במהלך מרווח הזמן הבין-משפטי. משוב זה מורכב מטקסט שנכתב על העורף.
   9. ודא ש- T1 ו- T0 יופיעו שוב במיקומים המקוריים המתאימים שלהם 200 ms לאחר השלמת התנהגות התפוצה של המשתתף. התחל את גירסת הניסיון הבאה כאשר המשתתף מביא את RTC ל- T0.
2. בקש מכל משתתף לבצע 4 בלוקים של 100 ניסויים, המניבים 100 גרם לכל תנאי. אקראי את סוגי הניסוי משולבים עם pro או אנטי מגיע לאחר גירויים שמאלה ויימין. השלמת כל בלוק אורכת כ-7.5 דקות.
   הערה: מומלץ כי כל תנאי מורכב מינימום של ~ 80 חוזר בעת שימוש בהקלטות משטח, כמו שלב הניתוח הבא מסתמך על נתונים מניסויים רבים לזיהוי SLR.
   1. צמצם את תנועת המשתתפים בין כל בלוק כדי להבטיח עקביות של הקלטות. לאחר אישור מילולי כי המשתתף מוכן להתחיל את הבלוק הבא, ליזום את הבלוק הבא ולהמשיך לפקח על ביצועי המשתתפים פלט EMG.
      הערה: ניטור מתמשך של פלט EMG באמצעות צג שולחני על ידי הניסוי עשוי להידרש לזיהוי בעיות עם הקלטות EMG משטח. לדוגמה, בתקופות ממושכות של הגעה לתנועות, אלקטרודות EMG פני השטח עלולות להתנתק מעור המשתתף עקב הזעה.
3. אסוף נתונים מפרדיגמה סטטית של פקד כדי לאפשר השוואה של נתונים לזה שהושג בפרדיגמת היעד המתעוררת.
   הערה: ניתן לעשות זאת לפני או אחרי פרדיגמת היעד המתעוררת. כדי ליצור פרדיגמה סטטית של בקרה, חזור על שלבים 2.1.1.3, 2.1.1.5, 2.2, 3.1, 3.1.1, 3.1.7, 3.2 ו- 3.2.1; עם זאת, בשלב 2.1.1.3, אל קוד T1 החל בחלק העליון של המסך נע לכיוון המשתתף. במקום זאת, מקם את T1 כך שיופיע משמאל או מימין ל- T0. יתר על כן, T0 הוא עכשיו גם אדום או ירוק דומה occluder בשימוש בפרדיגמת היעד המתעוררים. המשפט ממשיך כמתואר להלן.
   1. מילולית להורות למשתתף להביא את RTC לתוך T0 כדי להתחיל את המשפט הראשון, אשר נמצא באותו מיקום כמו בפרדיגמת היעד המתעוררים.
   2. ודא כי התוכנה מציגה T0 כמו אדום או ירוק כדי לציין pro או anti להגיע בהתאמה. אקראי את תקופת ההמתנה של 1-2s עבור המשתתף להחזיק RTC ב T0.
   3. ודא כי התוכנה מציגה יעד סטטי או שמאלה או ימינה, 10 ס"מ מ T0. אקראי בצד היעד על פני ניסויים.
   4. כמו בפרדיגמת המטרה המתהווה, בקשו מהמשתתף להגיע לכיוון המטרה אם T0 ירוק, ולהגיע בכיוון ההפוך לחלוטין הרחק מהיעד אם T0 הוא אדום. המשפט הבא ממשיך לאחר מגע עם יעד או מיקום נגד מטרה.
   5. ודא שכל משתתף ביצע 4 בלוקים של 100 ניסויים, והניב 100 גרם לכל תנאי. סוגי הניסויים התערבבו באופן אקראי.

4. ניתוח

1. נתח את כל הנתונים בקבצי Script מותאמים אישית לא מקוונים ומחק ניסויי שגיאות.
   הערה: ניסויי שגיאות מוגדרים על-ידי כיווני הגעה שגויים (3.5 ס"מ), RTs ארוכים (>500 ms) המציינים חוסר תשומת לב מפויס או RTs קצרים (<120) המציינים ציפייה.
   1. לגזור את זמן התגובה (RT) להגעה לתנועות עבור כל משפט על ידי זיהוי הזמן שבו התנועה עלתה על 8% מהמהירות המשנית שיא.
      הערה: ניתן להשתמש בשיטות אחרות להגדרת RT.
   2. כדי לנתח את פעילות השרירים, השתמש בקבצי Script לא מקוונים כדי להמיר את אותות EMG למיקרו-וולטים המשמשים כמקור, להסיר היסט DC כלשהו, לתקן את אות ה- EMG ולסנן את האות באמצעות מסנן ממוצע נע של 7 נקודות.
   3. השתמש בניתוח מאפיין הפעלה של מקלט סדרת זמן (ROC) כדי לזהות את הנוכחות וההשהיה של SLR^6,7.
      הערה: ניתן להשתמש בשיטות חלופיות לקביעת האופי הנעול בזמן של פעילות SLR.
      1. כדי לבצע את ניתוח ROC של סדרת הזמן, הפריד בין נתוני EMG בהתבסס על הצד של הצגת היעד ותנאי הניסיון(איור 1a מציג נתונים שמאליים לעומת ימניים עבור pro-reaches).
      2. חשב את האזור תחת עקומת ROC עבור שתי האוכלוסיות, עבור כל מדגם זמן (1 ms) מ- 100 ms לפני עד 300 ms לאחר מצגת היעד (לדוגמה, איור 2c).
         הערה: ערך ROC של 0.5 מציין אפליה מקרית, בעוד ערכים של 1 או 0 מציינים אפליה נכונה או שגויה לחלוטין ביחס להצגת היעד, בהתאמה.
      3. קבע השהיית אפליה כראשונה מתוך 8 מתוך 10 נקודות רצופות שחרגו מערך של 0.6 (איור 2c שצוין על-ידי קווים אנכיים אדומים או כחולים).
         הערה: סף ומספר הנקודות החורגות מסף עשויים להשתנות בהתאם לאיכות וכמות ההקלטות של פני השטח או ה- EMG האינטרמוסקולריים, וניתוח אתחול עשוי לשמש לקביעת מרווחי ביטחון באופן אובייקטיבי. עבודה בעבר הראתה כי ערך של 0.6 משווה בערך למרווח בר-סמך של 95%¹².
   4. כדי לקבוע את נוכחותו של SLR בניסויים בעד הגעה, השתמש בניתוח פיצול RT (ראה איור 18), לפיו שלבים 4.1.3.2 ו- 4.1.3.3 מבוצעים בנפרד במחצית המוקדמת והמאוחרת של תפוצה המבוססת על RT ( איור1a ניסויים סגולים וניסויים ירוקים).
      1. לתכנן את זמן האפליה המוקדם ו מתכוון RT מוקדם כנקודה אחת, ואז לתכנן זמן אפליה מאוחר מתכוון RT מאוחר כנקודה שנייה על אותה עלילה. חבר שתי נקודות אלה באמצעות קו (איור 1c). SLR מזוהה כאשר השיפוע של קו זה עולה על 67.5°.
         הערה: עבור קו זה, שיפוע של 90° יצביע על כך שזמנים אפליה EMG נעולים לחלוטין להצגת גירוי (כמו פעילות EMG מופעלת באותה השהיה, ללא קשר לזמן התנועה שלאחר מכן), ואילו שיפוע של 45° יצביע על כך שאפליית EMG נעולה לחלוטין להתפרצות התנועה. בפועל, נעשה שימוש במדרון מנותק של 67.5° (באמצע הדרך בין 45° ל-90°) כדי לזהות אם היה קיים SLR (שיפוע > 67.5°) או לא (שיפוע < 67.5°); מכיוון שזה מצביע על כך שפעילות EMG נעולה יותר לגירוי ולא להתפרצות תנועה.
   5. אם נקבעת נוכחות SLR, הגדר את השהיית SLR על-ידי השהיית האפליה מכל המשפטים (4.1.3.3).
   6. הגדר את גודל ה- SLR כהבדל בין עקבות EMG של ימין ושמאל (לדוגמה, איור 2c אדום כהה לעומת עקבות אדומות בהירות, או עקבות כחול כהה לעומת כחול בהיר) מהשהיה של SLR ל- 30 ms לאחר השהיית אפליה.
      הערה: ערכי זמן גודל עשויים להיות מורחבים או מקוצרים.

תוצאות

תגובות נעולות גירוי (SLRs) הם התפרצויות קצרות של זמן פעילות שרירים נעול תחילת הגירוי להתפתח הרבה לפני מטח גדול יותר של גיוס שרירים הקשורים תחילת התנועה. האופי הנעול בזמן של ה-SLR הפיק 'פסים' של פעילות שרירים הנראים ב- ~ 100 ms בעת הצגת כל הניסויים ממוינים לזמן תגובה (RT) (איור 1a, מודגש ...

Discussion

לבני אדם יש יכולת יוצאת דופן, בעת הצורך, ליצור פעולות מהירות ומונחות ויזואלית באיחורים המתקרבים לעיכובים מינימליים בהוליכות. תיארנו בעבר תגובות גירוי נעול (SLRs) על הגפיים העליונות כאמצעי חדש לתגובות visuomotor^{מהיר 6,9,10}. בעוד מועיל במתן אמת מידה...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Bagnoli-8 Desktop Surface EMG System	Delsys Inc.		Another reaching apparatus may be used
Kinarm End-Point Robot	Kinarm, Kingston, Ontario, Canada		Another reaching apparatus may be used
MATLAB (version R2016a) Stateflow and Simulink applications	The MathWorks, Inc., Natick, Massachusetts, United States
PROPixx projector	VPIXX Saint-Bruno, QC, Canada		This is a custom built addon for the Kinarm. Other displays may be used.
			Resolution: 1920 x 1080. Standard viewing monitors may also be used.