Questo lavoro è stato sostenuto da NIH concedere P20 GM109098, NSF e WVU ADVANCE programma di sponsorizzazione (VG), e fondi di start-up dipartimentali WVU.

Tutti i partecipanti coinvolti nella sperimentazione sono sottoposti a procedure di consenso informato approvate dalla West Virginia University Institutional Review Board (IRB). 1. il totale delle caratteristiche di sistema, progettazione, e Sperimentale compito generale Nota: La configurazione completa comprende i seguenti componenti principali: attrezzature EMG e associato acquisizione (DAQ) apparecchiature digitali; un sistema di motion capture (questo protocollo è dotato di un sistema attivo a LED); un&#39;unità TMS con una bobina cifra di otto e attrezzature localizzazione stereotassica; un auricolare VR e il computer e relativo software; e un costume di sincronizzazione del circuito. La figura 1 illustra schematicamente la connettività tra i componenti del protocollo. <ol><li> Collegamento dei componenti del sistema <ol><li> Collegare EMG preamplificatore all&#39;amplificatore principale. </li><li> Collegare l&#39;uscita di EMG dell&#39;amplificatore a DAQ registrazione blocco ingresso apparecchiature che utilizzano BNC o CONNEC similezioni. </li><li> Collegare apparecchio di acquisizione dati sul computer dedicato che eseguirà uno script di acquisizione dati (file supplementari). </li><li> Collegare l&#39;uscita parallela del computer di controllo VR all&#39;unità circuiti personalizzati (vedere la sezione successiva per i dettagli). </li><li> Collegare la sincronizzazione e motion capture attivazione uscite da circuito personalizzato al blocco registrazione DAQ a fianco di collegamenti del segnale EMG. </li><li> Split grilletto motion capture e collegarlo alla porta &quot;input analogico Start&quot; sull&#39;apparecchiatura EMG DAQ nonché la connessione trigger sul computer che controlla apparecchiature motion capture. Nota: La differenza temporale tra l&#39;inizio dei rispettivi flussi di acquisizione dati per le apparecchiature descritte (motion capture e EMG) può variare 160-190 msec. Questa differenza temporale motivato il disegno del circuito di sincronismo descritto in questo protocollo ed è probabilmente causato dalle differenze software e hardware tra questi due sistemi. </li> &lt;li&gt; Collegare TMS innesca porta sull&#39;unità circuito personalizzato a BNC grilletto ingresso sull&#39;unità di controllo TMS. </li><li> Stabilire la connettività di rete tra i computer VR e motion capture utilizzando il software vendor fornito e collegamenti di rete fisici. </li><li> Collegare l&#39;auricolare al calcolatore VR VR e di garantire interoperabilità con tutti gli script / programmi che mostrano gli ambienti virtuali per i partecipanti. </li></ol></li></ol><img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/52906/52906fig1.jpg" /> Figura 1:. Connettività di intera impostazione Questa configurazione descrive la connettività generale tra gli elementi del nostro sistema. Il circuito di sincronizzazione è descritto altrove nel testo in modo più dettagliato. La traccia blu corrisponde al segnale che parte sia motion capture e flussi di dati EMG. Questo evento è la fonte del ritardo temporale fino a 190 msec utilizzando l&#39;apparecchiatura descritta in questo protocollo. La traccia rossa corrisponde al synchronizat VR avviataevento che è ion concomitanza registrato dal motion capture e sistemi EMG e successivamente utilizzata per l&#39;allineamento temporale dei rispettivi flussi di dati. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52906/52906fig1large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> 2. Dettagli generali di System Integration e sincronizzazione Nota: La sincronizzazione dei sistemi di acquisizione dati separati in questo protocollo (motion capture e EMG) è realizzato attraverso l&#39;utilizzo di un segnale di evento che è comune a tutti i flussi di registrazione. Utilizzando un evento comune, tutti i segnali possono essere temporalmente riallineato dopo la raccolta dei dati per ridurre al minimo le discrepanze di registrazione in tempo reale (verso l&#39;alto di 190 msec utilizzando gli equipaggiamenti in questo protocollo). In questo protocollo, il segnale comune ha origine dal sistema VR come un segnale porta parallela. Il segnale comune viene instradato a un circuito che permette la sincronizzazione dei dati separatacorsi d&#39;acqua attraverso la registrazione diretta con segnali EMG e simultaneamente spegnendo un LED di motion capture. Il circuito è costruito utilizzando gli strumenti e le tecniche di base per la costruzione di componenti elettronici, simile ai circuiti descritto altrove 9. <ol><li> Design, layout, e la costruzione di sincronizzazione Circuito <ol><li> Individuare eventuali meccanismi TTL a base di attivazione analogici centraline attrezzature (ad esempio TMS, motion capture) e familiarizzare con attivazione requisiti come la direzione degli impulsi TTL (positivo / negativo) e l&#39;ampiezza. Meccanismi analogici innescando spesso possiedono connettori coassiali comuni &quot;BNC&quot; che rendono componenti di connessione semplice. </li><li> Aggiungere un LED al sistema di acquisizione movimento supplementare da utilizzare per la sincronizzazione del segnale; route fili del LED attraverso il circuito di sincronizzazione (Figura 3). </li><li> Determinare i parametri del componente elettrico (cioè resistenza, capacità) necessarie per turn via il LED per un determinato periodo di tempo di sincronizzazione. Trova la quantità di tempo che la sincronizzazione LED del circuito è spento dall&#39;equazione: t = 1,1 * R1 * C1. Questo tempo è suggerito per essere inferiore alla durata media di un movimento sperimentale. Ad esempio, l&#39;esperimento descritto attualmente richiesto un resistore e condensatore valutato a circa un megaohm microfarad e uno rispettivamente. </li><li> Utilizzare un saldatore per aderire componenti elettrici ad una &quot;prototipazione&quot; stampata o &quot;progetto&quot; circuito seguendo lo schema indicato nella figura 3 Racchiudere questo circuito in una scatola di &quot;progetto&quot; plastica comunemente disponibili.; sarà probabilmente necessario praticare dei fori in questa casella per i connettori BNC. Il circuito può essere facilmente alimentato da 5 V di alimentazione USB da un computer desktop; sarà necessario scomporre un cavo USB per isolare i cavi di alimentazione e di terra. Condensatori di bypass possono essere necessari per regolare la potenza al 555circuito integrato (non mostrato in figura 3). </li><li> Controllare il circuito per eventuali ponticelli saldati indesiderate tra i componenti elettrici. Se trovato, rimuovere saldatura con uno strumento di aspirazione o riscaldare la saldatura e rimuovere meccanicamente il collegamento ponte. </li></ol></li></ol><img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/52906/52906fig2.jpg" /> Figura 2:. Diagramma di flusso di prova Questo diagramma di flusso descrive i segnali di stimolo e di eventi che si verificano nel corso di un tipico processo sperimentale che include la stimolazione TMS. Codici porta parallela che si verificano nel corso di un processo sono riportati nei simboli schematici DB25 (azzurro). <ol start="2"><li> Dettagli di sincronizzazione <ol><li> Utilizzando un diagramma di flusso simile alla figura 2, determinare quando singole apparecchiature devono essere attivate nel corso di un movimento sperimentale. Ad esempio, alcune attrezzature può essere attivato singolarmente, mentre altri possono essere attivati ​​contemporaneamente. </li&gt; <li> In momenti che richiedono attivazione o di segnalazione (ad esempio blu simboli di porta parallela in figura 2), determinare quali porte parallele Linee di segnale da utilizzare e integrare nel sistema VR. Ciò si ottiene inviando valori numerici alla porta parallela ai tempi indicati durante i movimenti, ciascuna riga rappresenta una cifra binaria. Per maggiori dettagli su segnalazione parallelo basato porta, consultare la discussione. </li></ol></li></ol><img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/52906/52906fig3.jpg" /> Figura 3:. Sincronizzazione Circuit Questo schema mostra il layout del nostro circuito di sincronizzazione personalizzata. L&#39;output predefinito della porta NAND è uno stato ad alta tensione; questa tensione di uscita viene inviato al gate di un transistore con cui il circuito del LED sincronizzazione viene instradato. Questo stato di default rende il circuito chiuso, che mantiene il LED in uno stato illuminato. Alla ricezione di una trigge sincronizzazioner Segnale porta parallela (traccia rossa in riquadro), uno stato interno del dispositivo 555 è capovolto il rendering l&#39;output in uno stato di alta, spegnendo il LED (traccia blu). In questo caso, la tensione su C1 (verde traccia) si accumula ad una tensione che ripristina lo stato interno del 555, riattivando il LED. Il segnale di attivazione della porta parallela sync è anche direttamente instradato a un connettore BNC collegato alla porta di ingresso trigger TMS. Nota: La direzione di questo segnale trigger può essere invertita (da comandata a negativo in corso o viceversa) a seconda delle specifiche esigenze di attrezzature di un investigatore. L&#39;aggiunta di un chip &quot;inverter&quot; su questa uscita grilletto sarebbe facilmente eseguire questa operazione. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52906/52906fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> 3. Le procedure sperimentali <ol><li> Procedure di sicurezza e consenso informato <ol><li> Ensure che le procedure di tutti sperimentali sono approvati da un Comitato Etico (IRB). Spiega tutte le procedure per i partecipanti e acquisire il consenso informato con IRB approvato la documentazione. </li><li> Dopo aver acquisito il consenso informato, effettuare uno screening di sicurezza di base TMS con i partecipanti al fine di garantire che non hanno l&#39;acufene, una storia familiare di epilessia o convulsioni, o di altre condizioni con rischi elevati di sequestro. </li><li> Durante la stimolazione TMS, rigorosamente richiedere l&#39;uso di tappi per le orecchie di protezione per evitare danni all&#39;udito. </li></ol></li><li> Elettromiografia Collection <ol><li> A seconda degli obiettivi scientifici dello studio di un lettore, determinare da quale braccio muscoli a registrare segnali EMG. Per lo studio descritto in questo protocollo, coppie generate alla spalla e del gomito durante il movimento sono stati studiati. Così, segnali EMG registrati provenivano i principali muscoli superficiali che agiscono su questi due articolazioni, come ad esempio il deltoide, pettorale, bicipiti, tricipiti, e brachioradialis. </li><li> Effettuare tutti i collegamenti elettrici necessari tra varie attrezzature EMG inclusi amplificatori, preamplificatori, fili del sensore, e pastiglie dei sensori in base alle specifiche del costruttore collegando i connettori corrispondenti. </li><li> Preparare ogni sito elettrodo leggermente la pulizia con un tampone imbevuto di alcool, rimuovendo tutti i capelli eccesso con un rasoio, e applicando un gel abrasivo. La corretta preparazione del sito assicura valori coerenti e bassi elettrodo-cute impedenza (&lt;10 kohm) ed elevato rapporto segnale-rumore di segnali EMG registrati. </li><li> Hanno soggetti eseguono contrazioni isometriche progettati per isolare i singoli muscoli di interesse sulla base di descrizioni anatomiche e biomeccaniche accettati 10. Ad esempio, per isolare il bicipite, chiedere al partecipante di resistere un&#39;estensione imposto del gomito. </li><li> Dopo aver soggetti eseguono contrazioni muscolari-isolamento, apporre differenziali bipolari elettrodi EMG oltre la spessa, porti centralesu, o &quot;pancia&quot;, di ogni muscolo in luoghi riconosciuti 11. Ciò garantisce una copertura di un numero massimo di fibre muscolari e riduce al minimo &quot;crosstalk&quot; tra i muscoli vicini. Assicurarsi di allineare gli assi più lunghi degli elettrodi bipolari &#39;lungo i muscoli, parallele alle fibre. </li><li> Fissare l&#39;elettrodo di terra EMG secondo le specifiche attrezzature (ad esempio, la pelle sopra la vertebra C7). </li><li> Record amplificato segnali EMG con attrezzature DAQ controllato da uno script di computer personalizzato. Lo script utilizzato nel protocollo corrente viene allegato come file supplementare. </li><li> Regolare guadagni applicati ai segnali registrati a livello desiderato spostando quadranti sul preamplificatore EMG. Evitare valori del guadagno che causano segnali registrati a superare il campo di ingresso dell&#39;apparecchio di controllo (tipicamente 5V). Valori di guadagno EMG comuni sono tra 1,000-4,000. </li><li> Eseguire contrazioni isometriche simili a quelle effettuate al punto 3.2.4 e controllare visivamente signa EMGls per garantire che essi sono di alta qualità (cioè alto rapporto segnale-rumore). Riposizionare gli elettrodi e, se necessario, modificare il guadagno del segnale. </li></ol></li><li> Motion Capture preparazione sistema <ol><li> Calibrare movimento telecamere di monitoraggio utilizzando le istruzioni e le attrezzature del fornitore in base alle istruzioni del produttore. </li><li> Utilizzando del nastro e altri materiali d&#39;imballaggio, collegare sensori LED attivi di punti di riferimento ossei vicino alle articolazioni del braccio ed altri punti anatomici di interesse utilizzato per la costruzione di modelli biomeccanici: la falange distale dei processi dito indice, radiali e stiloide ulnare al polso , processo olecranico ai processi di gomito, coracoide e acromion della spalla, tacca sterno-clavicolare, processo xifoideo e spinoso processo di C7. Fissare un LED per l&#39;auricolare VR per impostare il punto vista nell&#39;ambiente virtuale. </li><li> Collegare ogni LED per un cablaggio che è collegato all&#39;unità driver wireless. Attivare un autistae garantire una corretta illuminazione di tutti i LED. </li><li> Posizionare il LED in una comoda posizione di distanza dal soggetto di sincronizzazione, ma in chiara visione delle telecamere. </li></ol></li><li> Stimolazione Magnetica Transcranica localizzazione Stereotassica <ol><li> Calibrare hardware e software progettato per la registrazione TMS 12, per consentire il posizionamento preciso della bobina. Si tratta in genere di co-registrazione di bobine TMS con punti di riferimento anatomici come il nasion, punti preauricolari, e punta del naso. Registrazione stereotassica tra un partecipante e la bobina stimolazione è parte integrante di localizzazione stimolazione costante. </li></ol></li><li> MEP Localizzazione Hot-spot e MEP Pprocedures Soglia <ol><li> Eseguire tecniche cosiddette &quot;hot-spot&quot; per individuare regioni TMS-sensibili della corteccia che producono i maggiori eurodeputati ampiezza con la soglia più bassa dopo stimolazione 8,13,14. La stimolazione magnetica transcranica per lo studio dei sistemi a motore in generecoinvolge stimolando una zona corticale che controlla il movimento in una parte del corpo specifica (ad esempio il braccio e la mano) 15. </li><li> Registrare la posizione di altri siti di stimolazione ideali sul cuoio capelluto dei partecipanti con l&#39;apparecchiatura di registrazione stereotassica calibrato e software associato. Dopo ogni posizione viene registrata con il software, garantirne l&#39;esattezza spostando il punto e stimolante di nuovo, alla ricerca di risposte MEP simili. </li></ol></li><li> Compito del comportamento in Realtà Virtuale <ol><li> Progettare i parametri del compito comportamentale (es raggiungono movimenti) da utilizzare nell&#39;esperimento. In questo studio, il compito è quello di raggiungere gli obiettivi di virtuali poste in sequenza in diverse posizioni spaziali. La dimensione degli obiettivi definisce la precisione con cui i partecipanti si muovono. Progettare i movimenti tali che direzioni diverse e grandezze di coppie miste sono evocati come partecipanti di raggiungere per obiettivi. </li><li> Impostare l&#39;ambiente VR che guidasoggetti attraverso l&#39;attività comportamentale utilizzando software commerciale VR che è compatibile con il sistema di auricolare e motion tracking secondo il protocollo del produttore. Acquisire familiarità con il termine risorse computazionali del pacchetto software e le esigenze del linguaggio di programmazione. Pacchetti software VR comune hanno la capacità di essere programmato con lingue tra cui Python, C ++, C #, e altri. Inoltre, le uscite analogiche programma attraverso la porta parallela per la sincronizzazione e la marcatura di eventi specifici di interesse (Figura 2). Nell&#39;esperimento corrente, il software VR emette eventi all&#39;inizio di ogni ripetizione del compito ea volte di stimolazione TMS desiderata. </li><li> Collegare l&#39;uscita VR al circuito di sincronizzazione (Figura 3) e / o di altre apparecchiature per essere sincronizzato utilizzando cavi con connettori corrispondenti. </li><li> Istruire soggetti a svolgere il compito comportamentale VR. Nel corso di studio, l&#39;ambiente era VRpresentato utilizza un display montato sulla testa in cui i partecipanti hanno visto array di bersagli sferici. Utilizzando il software VR, programma specifico sequenze di movimento per alterare l&#39;aspetto degli obiettivi (colore, posizione, ecc) e familiarizzare i partecipanti con queste azioni. Inoltre informare i partecipanti di eventuali altri vincoli movimento desiderato. Per esempio, i partecipanti al corso di studio è stato chiesto di mantenere tutti i segmenti del braccio all&#39;interno di un piano verticale di movimento, mentre per raggiungere gli obiettivi. </li><li> Una volta che i partecipanti sono abituati ai dati movimenti sperimentali, EMG registrare e motion capture, e segnali utilizzando script personalizzati o pacchetti software forniti dal produttore sincronizzazione. Regolare la velocità di campionamento di ogni sistema di acquisizione dati ai valori desiderati; inoltre familiarizzare con e regolare i parametri specifici del costruttore, come movimento tracking intensità LED. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Dounskaia, N., Wang, W., Sainburg, R. L., Przybyla, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preferred+directions+of+arm+movements+are+independent+of+visual+perception+of+spatial+directions.">Preferred directions of arm movements are independent of visual perception of spatial directions.</a> Exp. brain Res. 232 (2), 575-586 (2014).</li><li>McIntosh, R. D., Mulroue, A., Brockmole, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+automatic+is+the+hand&#8217;s+automatic+pilot?+Evidence+from+dual-task+studies.">How automatic is the hand&#8217;s automatic pilot? Evidence from dual-task studies.</a> Exp brain Res. 206 (3), 257-269 (2010).</li><li>Shabbott, B. A., Sainburg, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Learning+a+visuomotor+rotation:+simultaneous+visual+and+proprioceptive+information+is+crucial+for+visuomotor+remapping.">Learning a visuomotor rotation: simultaneous visual and proprioceptive information is crucial for visuomotor remapping.</a> Exp. Brain Res. 203 (1), 75-87 (2010).</li><li>Sarlegna, F. R., Sainburg, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+roles+of+vision+and+proprioception+in+the+planning+of+reaching+movements.">The roles of vision and proprioception in the planning of reaching movements.</a> Adv. Exp. Med. Biol. 629, 317-335 (2009).</li><li>Lillicrap, T. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adapting+to+inversion+of+the+visual+field:+a+new+twist+on+an+old+problem.">Adapting to inversion of the visual field: a new twist on an old problem.</a> Exp. brain Res. 228 (3), 327-339 (2013).</li><li>Saposnik, G., Levin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Virtual+reality+in+stroke+rehabilitation:+a+meta-analysis+and+implications+for+clinicians.">Virtual reality in stroke rehabilitation: a meta-analysis and implications for clinicians.</a> Stroke. 42 (5), 1380-1386 (2011).</li><li>Robles-Garc&#237;a, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motor+facilitation+during+real-time+movement+imitation+in+Parkinson&#8217;s+disease:+a+virtual+reality+study.">Motor facilitation during real-time movement imitation in Parkinson&#8217;s disease: a virtual reality study.</a> Parkinsonism Relat. Disord. 19 (12), 1123-1129 (2013).</li><li>Gritsenko, V., Kalaska, J. F., Cisek, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Descending+corticospinal+control+of+intersegmental+dynamics.">Descending corticospinal control of intersegmental dynamics.</a> J. Neurosci. 31 (33), 11968-11979 (2011).</li><li>Shirvalkar, P. R., Shapiro, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+construction+of+a+cost+effective+headstage+for+simultaneous+neural+stimulation+and+recording+in+the+water+maze.">Design and construction of a cost effective headstage for simultaneous neural stimulation and recording in the water maze.</a> J. Vis. Exp. (44), e2155 (2010).</li><li>Kendall, F. P., McCreary, E. K., Provance, P. G., Rodgers, M., Romani, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Muscles: Testing and Function With Posture and Pain. , (2005).</li><li>Barbero, M., Merletti, R., Rainoldi, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atlas+of+Muscle+Innervation+Zones:+Understanding+Surface+Electromyography+and+Its+Applications.">Atlas of Muscle Innervation Zones: Understanding Surface Electromyography and Its Applications.</a> Springer-Verlag Mailand. , (2012).</li><li>Sliwinska, M. W., Vitello, S., Devlin, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+magnetic+stimulation+for+investigating+causal+brain-behavioral+relationships+and+their+time+course.">Transcranial magnetic stimulation for investigating causal brain-behavioral relationships and their time course.</a> J. Vis. Exp. (89), (2014).</li><li>Goss, D. A., Hoffman, R. L., Clark, B. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Utilizing+transcranial+magnetic+stimulation+to+study+the+human+neuromuscular+system.">Utilizing transcranial magnetic stimulation to study the human neuromuscular system.</a> J. Vis. Exp. (59), e3387 (2012).</li><li>Rogers, J., Watkins, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulating+the+lip+motor+cortex+with+transcranial+magnetic+stimulation.">Stimulating the lip motor cortex with transcranial magnetic stimulation.</a> J. Vis. Exp. (88), e51665 (2014).</li><li>Ellaway, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Variability+in+the+amplitude+of+skeletal+muscle+responses+to+magnetic+stimulation+of+the+motor+cortex+in+man.">Variability in the amplitude of skeletal muscle responses to magnetic stimulation of the motor cortex in man.</a> Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. Mot. Control. 109 (2), 104-113 (1998).</li></ol>

The authors have no conflicts of interest to declare.

L&#39;obiettivo di questo articolo è quello di descrivere un metodo per incorporare VR nello studio del movimento umano e un metodo per sincronizzare i vari flussi di dati. Realtà virtuale espandere le capacità dei ricercatori che tentano di ricreare scenari di movimento del mondo reale in un ambiente di laboratorio. La combinazione VR con altre metodologie di registrazione neuromuscolare e di stimolo forma una potente suite di strumenti per lo studio dei meccanismi di controllo completo del motore umani. I set di da...

La realtà virtuale (VR) sta rapidamente diventando uno strumento di ricerca accessibile per l&#39;uso in un certo numero di campi, tra cui lo studio del movimento umano. Lo studio del movimento dell&#39;arto superiore è particolarmente beneficiato incorporando VR. La realtà virtuale consente la rapida personalizzazione dei parametri sperimentali volti a indagare le caratteristiche specifiche cinematici e dinamici di controllo del movimento del braccio. Questi parametri possono essere regolati singolarmente per ogni soggetto. Ad esempio, le posizioni dei bersagli virtuali possono essere scalati per assicurare identica postura braccio iniziale tra i soggetti. La realtà virtuale permette anche la manipolazione del feedback visivo durante gli esperimenti, che è uno strumento prezioso per la ricerca visuomotorio 1-5. L&#39;utilizzo di ambienti realistici VR con altri strumenti biomeccanici consentirà anche scenari naturalistici di movimento in cui sperimentare schemi di movimento. Questa disposizione sta diventando sempre più importante per lastudio e la pratica della riabilitazione dopo la malattia e infortunio 6,7. Mimando i movimenti e ambienti naturalistici (ad esempio che effettuano movimenti in una cucina virtuale) in ambito clinico consentirà specialisti della riabilitazione per descrivere più precisamente i danni di un individuo in un contesto reale. Descrizioni di valore altamente individualizzato consentiranno strategie di trattamento più mirati, aumentando potenzialmente l&#39;efficacia e ridurre la durata della riabilitazione. La combinazione VR con altri strumenti come la stimolazione transcranica magnetica (TMS), elettromiografia di superficie (EMG), e pieno motion capture del corpo, crea una piattaforma estremamente potente e flessibile per lo studio del controllo neuromuscolare del movimento in esseri umani. La stimolazione magnetica transcranica è un potente metodo non invasivo per misurare la eccitabilità e l&#39;integrità funzionale delle vie discendenti del motore (ad esempio, tratto corticospinale) attraverso respons EMGes, come potenziali evocati motori (MEP) 8. Sistemi di motion capture tridimensionale moderne consentono inoltre ai ricercatori di studiare l&#39;attività neuromuscolare insieme con conseguenti cinematica del movimento e la dinamica. Questo consente la creazione di modelli estremamente dettagliati del locomotore, nonché la verifica delle ipotesi per quanto riguarda la struttura e la funzione dei controllori neurali. Questi studi espandere la nostra conoscenza scientifica del sistema sensomotorio umana e portare a miglioramenti nel trattamento dei disturbi muscoloscheletrici e neurologici. Tuttavia, uno dei principali problemi con i sistemi multifunzione è la sincronizzazione dei flussi di dati registrati separatamente (cattura per esempio movimento, EMG, etc.). L&#39;obiettivo di questo protocollo è quello di descrivere una disposizione generalizzabile di sistemi disponibili sul mercato comune per registrare simultaneamente le misurazioni biomeccaniche e fisiologiche durante il movimento. Altri ricercatori, avvalendosi di impiantidiversi produttori possono avere a modificare gli elementi di questo protocollo per soddisfare le loro specifiche esigenze. Tuttavia, i principi generali di questo protocollo dovrebbe essere ancora applicabile.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Transcranial magnetic stimulator</td>
			<td>Magstim</td>
			<td>N/A</td>
			<td>TMS stimulator and coils</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Impulse X2</td>
			<td>PhaseSpace</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Motion capture system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MA300 Advanced Multi-Channel EMG System</td>
			<td>Motion Lab Systems</td>
			<td>MA300-28</td>
			<td>EMG pre-amplifier and amplifier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Norotrode EMG electrodes</td>
			<td>Myotronics</td>
			<td>N/A</td>
			<td>EMG electrodes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BNC-2111 Single-Ended, Shielded BNC Connector Block</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>779347-01</td>
			<td>BNC Connector Block</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NI PXI-1033 
			5-Slot PXI Chassis with Integrated MXI-Express Controller</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>779757-01</td>
			<td>DAQ chassis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NI PXI-6254 
			16-Bit, 1 MS/s (Multichannel), 1.25 MS/s (1-Channel), 32 Analog Inputs</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>779118-01</td>
			<td>DAQ card</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SHC68-68-EPM Cable (2m)</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>192061-02</td>
			<td>Shielded cable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DK1 or DK2</td>
			<td>Oculus VR</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Ocuclus Rift headset</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vizard 5 Lite</td>
			<td>WorldViz</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Virtual reality software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C1 and C2 capacitors</td>
			<td>varied</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Adjust values to suit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>R1 and R2 resistors</td>
			<td>varied</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Adjust values to suit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD4011 NAND gate</td>
			<td>varied</td>
			<td>N/A</td>
			<td>NAND gate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2N2222 transistor</td>
			<td>varied</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Transistor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NE555 timer circuit</td>
			<td>varied</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Timer circuit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DB25 and USB connectors</td>
			<td>varied</td>
			<td>N/A</td>
			<td>parallel and USB connectors</td>
		</tr>
	</tbody>
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multifunctional setup for studying human motor control using transcranial magnetic stimulation, electromyography, motion capture, and virtual reality

Lo studio di controllo neuromuscolare circolazione nell&#39;uomo è realizzato con numerose tecnologie. Metodi non invasivi per lo studio funzione neuromuscolare stimolazione transcranica magnetica includono, elettromiografia, e motion capture tridimensionale. L&#39;avvento delle soluzioni di realtà virtuale prontamente disponibili e costo-efficacia ha ampliato le capacità dei ricercatori nel ricreare &quot;mondo reale&quot; ambienti e movimenti in un ambiente di laboratorio. Analisi naturalistica movimento non solo raccogliere una maggiore comprensione del controllo motorio in soggetti sani, ma anche consentire la progettazione di esperimenti e strategie di riabilitazione che hanno come target deficit motori specifici (ad esempio ictus). L&#39;uso combinato di questi strumenti porterà a sempre più profonda comprensione dei meccanismi neurali di controllo motorio. Un requisito fondamentale quando si combinano questi sistemi di acquisizione dati va bene la corrispondenza temporale tra i diversi flussi di dati. Tsuo protocollo descrive connettività di un sistema multifunzionale generale, segnalazione intersystem, e la sincronizzazione temporale dei dati registrati. La sincronizzazione dei sistemi componenti è principalmente realizzato attraverso l&#39;uso di un circuito personalizzabile, facilmente realizzato con componenti off scaffale ed elettronica minime competenze di assemblaggio.

La sincronizzazione dei numerosi flussi di dati in questa configurazione permette di registrare la cinematica, l&#39;attività muscolare continuo (EMG), e istantanei di attività neuromuscolare (MEP) che si verificano durante i movimenti dell&#39;arto superiore. Prove ripetute di un dato movimento sono necessari per ricostruire profili di risposta MEP su un intero movimento. Figura 4 visualizza i dati raccolti da un soggetto. Figura 4A mostra un esempio di questi flussi di dati durante ...

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Multifunctional Setup for Studying Human Motor Control Using Transcranial Magnetic Stimulation, Electromyography, Motion Capture, and Virtual Reality

Transcranial magnetic stimulation, electromyography, and 3D motion capture are commonly used non-invasive techniques for investigating neuromuscular function in humans. In this paper, we describe a protocol that synchronously samples data generated by all three of these tools along with the unique addition of virtual reality stimulus presentation and feedback.

Impostazione multifunzionale per lo studio di controllo del motore umano Utilizzando la Stimolazione Magnetica Transcranica, Elettromiografia, Motion Capture, e la realtà virtuale

The study of neuromuscular control of movement in humans is accomplished with numerous technologies. Non-invasive methods for investigating neuromuscular ...

multifunctional-setup-for-studying-human-motor-control-using

Research

JoVE Journal

Behavior

10.8K Views.  West Virginia University. Transcranial magnetic stimulation, electromyography, and 3D motion capture are commonly used non-invasive techniques for investigating neuromuscular function in humans. In this paper, we describe a protocol that synchronously samples data generated by all three of these tools along with the unique addition of virtual reality stimulus presentation and feedback.

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Stimulating the Lip Motor Cortex with Transcranial Magnetic Stimulation

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has proven to be a useful tool in investigating the role of the articulatory motor cortex in speech perception. Researchers have used single-pulse and repetitive TMS to stimulate the lip representation in the motor cortex. The excitability of the lip motor representation can be investigated by applying single TMS pulses over this cortical area and recording TMS-induced motor evoked potentials (MEPs) via electrodes attached to the lip muscles (electromyography; EMG). Larger MEPs reflect increased cortical excitability. Studies have shown that excitability increases during listening to speech as well as during&#160;viewing speech-related movements. TMS can be used also to disrupt the lip motor representation. A 15-min train of low-frequency sub-threshold repetitive stimulation has been shown to suppress motor excitability for a further 15-20 min. This TMS-induced disruption of the motor lip representation impairs subsequent performance in demanding speech perception tasks and modulates auditory-cortex responses to speech sounds. These findings are consistent with the suggestion that the motor cortex contributes to speech perception. This article describes how to localize the lip representation in the motor cortex and how to define the appropriate stimulation intensity for carrying out both single-pulse and repetitive TMS experiments.

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has proven to be a useful tool in investigating the role of the articulatory motor cortex in speech perception.&#160; This article describes how to record motor evoked potentials (MEPs) from the lip muscles and how to disrupt the motor lip representation using repetitive TMS.

Stimolare il Lip Motor Cortex con la Stimolazione Magnetica Transcranica

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has proven to be a useful tool in investigating the role of the articulatory motor cortex in speech perception. ...

Ricerca

Comportamento

Transcranial Direct Current Stimulation and Simultaneous  Functional Magnetic Resonance Imaging

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique that uses weak electrical currents administered to the scalp to manipulate cortical excitability and, consequently, behavior and brain function. In the last decade, numerous studies have addressed short-term and long-term effects of tDCS on different measures of behavioral performance during motor and cognitive tasks, both in healthy individuals and in a number of different patient populations. So far, however, little is known about the neural underpinnings of tDCS-action in humans with regard to large-scale brain networks. This issue can be addressed by combining tDCS with functional brain imaging techniques like functional magnetic resonance imaging (fMRI) or electroencephalography (EEG).
In particular, fMRI is the most widely used brain imaging technique to investigate the neural mechanisms underlying cognition and motor functions. Application of tDCS during fMRI allows analysis of the neural mechanisms underlying behavioral tDCS effects with high spatial resolution across the entire brain. Recent studies using this technique identified stimulation induced changes in task-related functional brain activity at the stimulation site&#160;and also in more distant brain regions, which were associated with behavioral improvement. In addition, tDCS administered during resting-state fMRI allowed identification of widespread changes in whole brain functional connectivity.
Future studies using this combined protocol should yield new insights into the mechanisms of tDCS action in health and disease and new options for more targeted application of tDCS in research and clinical settings. The present manuscript describes this novel technique in a step-by-step fashion, with a focus on technical aspects of tDCS administered during fMRI.

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique. It has successfully been used in basic research and clinical settings to modulate brain function in humans. This article describes the implementation of tDCS and simultaneous functional magnetic resonance imaging (fMRI), to investigate the neural basis of tDCS effects.

Transcranica diretta stimolazione corrente e simultanea Magnetic Resonance Imaging funzionale

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a noninvasive brain stimulation technique that uses weak electrical currents administered to the scalp ...

Transcranial Magnetic Stimulation for Investigating Causal Brain-behavioral Relationships and their Time Course

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a safe, non-invasive brain stimulation technique that uses a strong electromagnet in order to temporarily disrupt information processing in a brain region, generating a short-lived &#8220;virtual lesion.&#8221; Stimulation that interferes with task performance indicates that the affected brain region is necessary to perform the task normally. In other words, unlike neuroimaging methods such as functional magnetic resonance imaging (fMRI) that indicate correlations between brain and behavior, TMS can be used to demonstrate causal brain-behavior relations. Furthermore, by varying the duration and onset of the virtual lesion, TMS can also reveal the time course of normal processing. As a result, TMS has become an important tool in cognitive neuroscience. Advantages of the technique over lesion-deficit studies include better spatial-temporal precision of the disruption effect, the ability to use participants as their own control subjects, and the accessibility of participants. Limitations include concurrent auditory and somatosensory stimulation that may influence task performance, limited access to structures more than a few centimeters from the surface of the scalp, and the relatively large space of free parameters that need to be optimized in order for the experiment to work. Experimental designs that give careful consideration to appropriate control conditions help to address these concerns. This article illustrates these issues with TMS results that investigate the spatial and temporal contributions of the left supramarginal gyrus (SMG) to reading.

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a technique for non-invasively disrupting neural information processing and measuring its effect on behavior. When TMS interferes with a task, it indicates that the stimulated brain region is necessary for normal task performance, allowing one to systematically relate brain regions to cognitive functions.

Stimolazione Magnetica Transcranica per indagare le relazioni causali Brain-comportamentali e la loro Corso di Tempo

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a safe, non-invasive brain stimulation technique that uses a strong electromagnet in order to temporarily ...

Neuronavigation-guided Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation for Aphasia

Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is widely used for several neurological conditions, as it has gained acknowledgement for its potential therapeutic effects. Brain excitability is non-invasively modulated by rTMS, and rTMS to the language areas has proved its potential effects on treatment of aphasia. In our protocol, we aim to artificially induce virtual aphasia in healthy subjects by inhibiting Brodmann area 44 and 45 using neuronavigational TMS (nTMS), and F3 of the International 10-20 EEG system for conventional TMS (cTMS). To measure the degree of aphasia, changes in reaction time to a picture naming task pre- and post-stimulation are measured and compare the delay in reaction time between nTMS and cTMS. Accuracy of the two TMS stimulation methods is compared by averaging the Talairach coordinates of the target and the actual stimulation. Consistency of stimulation is demonstrated by the error range from the target. The purpose of this study is to demonstrate use of nTMS and to describe the benefits and limitations of the nTMS compared to those of cTMS.

This study is designed to test the hypothesis that neuronavigational system-guided transcranial magnetic stimulation has higher accuracy for targeting the intended target as demonstrated by eliciting a greater degree of virtual aphasia in healthy subjects, measured by delay in reaction time to picture naming.

Repetitive stimolazione magnetica transcranica neuronavigazione-guidata per Afasia

Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is widely used for several neurological conditions, as it has gained acknowledgement for its potential ...

Treating Clinical Depression with Repetitive Deep Transcranial Magnetic Stimulation Using the Brainsway H1-coil

Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is an emerging non-pharmacological approach to treating many brain-based disorders. rTMS uses electromagnetic coils to stimulate areas of the brain non-invasively. Deep transcranial magnetic stimulation (dTMS) with the Brainsway H1-coil system specifically is a type of rTMS indicated for treating patients with major depressive disorder (MDD) who are resistant to medication. The unique H1-coil design of this device is able to stimulate neuronal pathways that lie deeper in the targeted brain areas than those reached by conventional rTMS coils. dTMS is considered to be low-risk and well tolerated, making it a viable treatment option for people who have not responded to medication or psychotherapy trials for their depression.
Randomized, sham-control studies have demonstrated that dTMS produces significantly greater improvement in depressive symptoms than sham dTMS treatment in patients with major depression that has not responded to antidepressant medication. In this paper, we will review the methodology for treating major depression with dTMS using an H1-coil.

Here we present a protocol outlining the methodology for treatment of Major Depressive Disorder using the deep Transcranial Magnetic Stimulation (dTMS) system.

Trattamento della depressione clinica con ripetitivo profonda stimolazione magnetica transcranica Utilizzando la Brainsway H1-coil

Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is an emerging non-pharmacological approach to treating many brain-based disorders. rTMS uses ...

Substantiating Appropriate Motion Capture Techniques for the Assessment of Nordic Walking Gait and Posture in Older Adults

Nordic walking (NW) has become a safe and simple form of exercise in recent years, and in studying this gait pattern, various data collection techniques have been employed, each with positives and negatives. The aim was to determine the effect of NW on older adult gait and posture and to determine optimal use of different data collection systems in both short and long duration analysis. Gait and posture during NW and normal walking were assessed in 17 healthy older adults (age: 69 &#177; 7.3). Participants performed two trials of 6 Minute Walk Tests (6MWT) (1 with poles (WP) and 1 without poles (NP)) and 6 trials of a 5m walk (3 WP and 3 NP). Motion was recorded using two systems, a 6-sensor accelerometry system and an 8-camera 3-dimensional motion capture system, in order to quantify spatial-temporal, kinematic, and kinetic parameters.
With both systems, participants demonstrated increased stride length and double support and decreased gait speed and cadence WP compared to NP (p &#60;0.05). Also, with motion capture, larger single support time was found WP (p &#60;0.05). With 3-D capture, smaller hip power generation and moments of force were found at heel contact and pre-swing as well as smaller knee power absorption at heel contact, pre-swing, and terminal swing WP compared to NP, when assessed over one cycle (p &#60;0.05). Also, WP yielded smaller moments of force at heel contact and terminal swing along with larger moments at mid-stance of a gait cycle (p &#60;0.05). No changes were found for posture.
NW seems appropriate for promoting a normal gait pattern in older adults. Three-dimensional motion capture should primarily be used during short duration gait analysis (i.e. single gait cycle), while accelerometry systems should be primarily employed in instances requiring longer duration analysis such as during the 6MWT.

The aim was to substantiate optimal use of data collection techniques for Nordic walking gait and posture analysis. Three-dimensional motion capture should be used during short duration analysis (i.e. single gait cycle), while accelerometry should be employed for longer duration analysis (i.e. repeated cycles) like a 6 Minute Walk Test.

Probatorio appropriate tecniche di Motion Capture per la valutazione del Gait and Posture Nordic Walking in adulti più anziani

Nordic walking (NW) has become a safe and simple form of exercise in recent years, and in studying this gait pattern, various data collection techniques ...

Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation to the Unilateral Hemisphere of Rat Brain

Previous rodent models of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) adopted whole-brain stimulation instead of unilateral hemispheric rTMS, which is unlike the protocols used for human subjects. We report a successful application of rTMS to the unilateral hemisphere of rat brain. The rTMS was delivered with a low-frequency (1 Hz), high-frequency (20 Hz), or sham stimulation protocol to one side of the brain by using a small 25-mm figure-8 coil. We placed the center of the coil 1 cm lateral to the vertex on the biauricular line and angulated the coil 45&#176; to the ground to minimize a potential direct effect of rTMS on the contralateral cortex. We also used an in-house water cooling system to enable repetitive magnetic stimulation for more than 20 min, even at a 20-Hz stimulation frequency. Increases in the transcriptions of immediate early genes (Arc, Junb, and Egr2) were greater after rTMS than after sham stimulation. After 5 consecutive days of 20-min 1-Hz rTMS, bdnf mRNA expression was significantly higher in stimulated cortex than in contralateral side. The model presented herein will elucidate the molecular mechanisms of rTMS by allowing analysis of the inter-hemispheric difference in its effect.

We applied repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to the unilateral hemisphere of rat brain, by placing a 25-mm figure-8 coil 1 cm lateral to the vertex on the biauricular line and angulating the coil by 45&#176;. An in-house water cooling system was used for rTMS for more than 20 min.

Repetitive stimolazione magnetica transcranica al unilaterale emisfero del cervello di ratto

Previous rodent models of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) adopted whole-brain stimulation instead of unilateral hemispheric rTMS, ...

Simultaneous Transcranial Alternating Current Stimulation and Functional Magnetic Resonance Imaging

Transcranial alternating current stimulation (tACS) is a promising tool for noninvasive investigation of brain oscillations. TACS employs frequency-specific stimulation of the human brain through current applied to the scalp with surface electrodes. Most current knowledge of the technique is based on behavioral studies; thus, combining the method with brain imaging holds potential to better understand the mechanisms of tACS. Because of electrical and susceptibility artifacts, combining tACS with brain imaging can be challenging, however, one brain imaging technique that is well suited to be applied simultaneously with tACS is functional magnetic resonance imaging (fMRI). In our lab, we have successfully combined tACS with simultaneous fMRI measurements to show that tACS effects are state, current, and frequency dependent, and that modulation of brain activity is not limited to the area directly below the electrodes. This article describes a safe and reliable setup for applying tACS simultaneously with visual task fMRI studies, which can lend to understanding oscillatory brain function as well as the effects of tACS on the brain.

Transcranial alternating current stimulation (tACS) is a promising tool for noninvasive investigation of brain oscillations, though its effects are not completely understood. This article describes a safe and reliable setup for applying tACS simultaneously with functional magnetic resonance imaging, which can increase understanding oscillatory brain function and effects of tACS.

Stimolazione corrente alternata transcranica simultanea e funzionalità di risonanza magnetica

Transcranial alternating current stimulation (tACS) is a promising tool for noninvasive investigation of brain oscillations. TACS employs ...

Using Virtual Reality to Transfer Motor Skill Knowledge from One Hand to Another

As far as acquiring motor skills is concerned, training by voluntary physical movement is superior to all other forms of training (e.g. training by observation or passive movement of trainee&#39;s hands by a robotic device). This obviously presents a major challenge in the rehabilitation of a paretic limb since voluntary control of physical movement is limited. Here, we describe a novel training scheme we have developed that has the potential to circumvent this major challenge. We exploited the voluntary control of one hand and provided real-time movement-based manipulated sensory feedback as if the other hand is moving. Visual manipulation through virtual reality (VR) was combined with a device that yokes left-hand fingers to passively follow right-hand voluntary finger movements. In healthy subjects, we demonstrate enhanced within-session performance gains of a limb in the absence of voluntary physical training. Results in healthy subjects suggest that training with the unique VR setup might also be beneficial for patients with upper limb hemiparesis by exploiting the voluntary control of their healthy hand to improve rehabilitation of their affected hand.

We describe a novel virtual-reality based setup which exploits voluntary control of one hand to improve motor-skill performance in the other (non-trained) hand. This is achieved by providing real-time movement-based sensory feedback as if the non-trained hand is moving. This new approach may be used to enhance rehabilitation of patients with unilateral hemiparesis.

Utilizzo di realtà virtuale per trasferire conoscenza motoria da un lato a altro

As far as acquiring motor skills is concerned, training by voluntary physical movement is superior to all other forms of training (e.g. training by ...

Measuring the Kinematics of Daily Living Movements with Motion Capture Systems in Virtual Reality

The inability to complete instrumental activities of daily living (IADL) is a precursor to various neuropsychological diseases. Questionnaire-based assessments of IADL are easy to use but prone to subjective bias. Here, we describe a novel virtual reality (VR) test to assess two complex IADL tasks: handling financial transactions and using public transportation. While a participant performs the tasks in a VR setting, a motion capture system traces the position and orientation of the dominant hand and head in a three-dimensional Cartesian coordinate system. Kinematic raw data are collected and converted into &#39;kinematic performance measures,&#39; i.e., motion trajectory, moving distance, and time to completion. Motion trajectory is the path of a particular body part (e.g., dominant hand or head) in space. Moving distance refers to the total distance of the trajectory, and time to completion is how long it took to complete an IADL task. These kinematic measures could discriminate patients with cognitive impairment from healthy controls. The development of this kinematic measuring protocol allows detection of early IADL-related cognitive impairments.

We designed a virtual reality test to assess instrumental activities of daily living (IADL) with a motion capture system. We propose a detailed kinematic analysis to interpret the participant&#39;s various movements, including trajectory, moving distance, and time to completion to evaluate IADL capabilities.

Misura della cinematica dei movimenti di vita quotidiana con sistemi di Motion Capture in realtà virtuale

The inability to complete instrumental activities of daily living (IADL) is a precursor to various neuropsychological diseases. Questionnaire-based ...