저자는이 연구에서 참가자가 사용하는 소켓 제조 씨 한스 Oppel 및 오토 복 헬스 케어 제품 GmbH에 자신의 보철 기술자에게 감사하고 싶습니다. 본 연구는 재정적으로 ERC 고급 보조금 DEMOVE를 통해 유럽 연구위원회 (ERC) (번호 267888), 연구 및 기술 개발을위한 오스트리아위원회, 과학, 연구 및 경제의 오스트리아 연방 정부에 의해 지원되었다.

지역 연구 윤리위원회가 승인 한이 연구는, 헬싱키 선언에 따라 실시 하였다. 이 연구는 참가자 자발적으로 연구에 참여하고 정보를, 서면 동의에 의해 자신의 참여를 확인하는 결정을 무게를하는 시간을 허용, 이전에 시작되기 참가자에 대한 모든 상세하게 설명했다. 참고 : 한 사람, 세 27년는 연구에 참여했다. 참가자는 숙련 된 사용자 (4 년 총 보철물을 사용), 정상 시력을 가진 이하 팔꿈치 수족을 방치하고 있었다. 이 연구에게 그가 매일 사용되는 보철물을 시작하기 전에 15 개월 동안 하루에 12 ~ 15 시간 동안 손목의 회전과 4 채널 근 전위 보철 손이었다. 참가자의 오른손은 이전에 수술을 재구성하지만, 다른 물리적 또는 신경 학적 손상이 없었했다. 1. 연구 설계 <ol><li> 두 개의 세션에 걸쳐 연구를 분할 : NA39;를 사용했습니다, 그리고 구조화 된 훈련 다음 사용합니다. 참고 :이 전에 각각 훈련 후 내 주제 비교를 허용하는 것입니다. </li><li> 서로 독립적으로 처리되도록, 이들 두 개의 세션은 3 개월 이상 떨어져 있는지 확인. </li><li> 두 세션의 시작 부분에서, 참가자에 대한 사용자 정의 소켓과 보철물을 장착한다. 보철 하드웨어와 제어 알고리즘이 프로토콜의 재료 장에서 설명한 내용과 일치하는지 확인합니다. 참가자가 세션 사이의 중간 시간에 사용자 정의 된 보철물을 사용할 수없는 있는지 확인하십시오. </li><li> 순진한 세션이 프로토콜의 구조화 된 교육 세션 섹션에 설명 된 단계에있어서 환자를 교육. 이들 각 세션의 시작 부분에서, 보철 하드웨어를 교정. 실시간 인공 제어를 위해 수집 된 교정 데이터를 사용합니다. </li><li> 순진한 세션 및 구조화 된 교육 세션이 완료되면, PA 평가사우 샘프 턴 손 평가 절차 (SHAP) 결과 측정을 사용하여 rticipant의 성능을 제공합니다. 23 (중 교육 세션 전에 획득) 참가자의 표준 보철물을 사용하여 기본 측정 할 수있는 SHAP 점수를 비교. </li></ol> 2. 재료 <ol><li> 주문 제작 소켓 참가자를 장착한다. 제조업체의 지침에 따라 시중에서 판매하는 보철물을 연결합니다. 작동 식 손목 굴곡, 확장 및 회전을 허용 프로토 타입 구성 요소와 인공 손을 착용. 이것은 자유의 3.5도 (자유도) (표 1)과 손을 제어하기 위해 참가자 수 있습니다. 참고 :이 실험에서는 미켈란젤로 손 (참조 자료 목록)을 사용 하였다. 함께 표준 그립 기능 손목 회전, 굴곡 및 확장 할 수있는 다른 단말 장치도 적절하다. </li><li> 그루터기 주위에 팔 간격으로 배치 원시 신호 전극을 사용하여 기록 근전도 신호,온보드 디코딩 1000 Hz에서의 샘플링 레이트 시스템과 10 비트 깊이와 디지털화. 공급 업체의 사양에 따라 전극 자체 내에서 초기 필터링 및 증폭을 수행합니다. 수집 하드웨어와 통신하고 무선 접속을 통해 보철물을 제어 주요 처리를 실시하는 퍼스널 컴퓨터 (PC)를 사용한다. 참고 : 본 연구에서는 표면 근전도 전극과 사용 온보드 디코딩 시스템 (AxonBus가) 오토 복에서 있었다. 유사한 장치의 다른 제조 업체는 또한 적절할 것이다. 무선 연결은 블루투스를 통해, 그리고 다른 양상은 마찬가지로 적용될 수있다. </li></ol> 3. 제어 알고리즘 <ol><li> 그 상황에 의존 움직임 추정이 가능했을 정도로 여러 자유도에 걸쳐 동시 보철 비례 제어를 제공하는 제어 알고리즘을 사용한다. (21)를 본 연구에 사용 된 알고리즘은 패러다임을 두 단계의 결정이었다. </li><li>모든 제어 단일 DOF 움직임을 포함 시스템 교육,시, 수신 근전도 (EMG)를 기록. </li><li> 첫번째 단계에서, 훈련 데이터로부터 새롭게 계산 EMG 특징 벡터의 마할 라 노비스 거리에 기초하여 움직임의 의도 극한 차원 정보를 평가한다. 사용자의 의도가 잘 1-DOF 또는 거친 동시 2-DOF 모션을 수행하는 여부에 관한 결정을합니다. 참고 : 클래스에 대한 특징 벡터 X의 마할 라 노비스 거리 클래스와 내가 Σ의 I는 다음과 같이 계산된다 i와 공분산 행렬 벡터 μ 의미 : <img alt="식 (1)" src="/files/ftp_upload/52968/52968eq1.jpg" /> Amsuess 등으로 설명한 바와 같이, 새롭게 산출 된 특징 벡터는 고차원 공간 클래스 훈련 포인트 중 임의의 변형 점의 마할 라 노비스 거리에 맵핑된다 신규성에 대한 측정 값으로한다. 경험적으로 21그 거리에 결정된 임계 값은 참신 (2-DOF) 또는하지 (1-DOF)에 대한 결정을 제공합니다. </li><li> 하나의 순차 동작 (SEQ-E)와 다른 처리를 동시에 동작 (SIM-E)를 처리 - - 두 번째 단계에서는 이전 결정에 기초하여, 두 개의 병렬 추정기 중 하나를 사용하여 보철물을위한 제어 신호를 제공한다. 참고 : 서열-E는 본질적으로 비례 추정 (즉, 근육 수축의 강도) 공통의 공간 패턴 (CSP) (21)을 기준으로, SIM-E가 동시에 손목의 2 자유도를 조종 선형 회귀가된다. </li></ol> 4. 소프트웨어 프레임 워크 주 : 보철 하드웨어와 임베디드 제어 알고리즘 사이의 통신이 허용되는 연구에서 사용 된 처리 소프트웨어 프레임 워크. 또한 참가자 훈련을 극대화에 필요한 시각적으로 지원 훈련 도구를 제공했다. <ol><li> 루트는 E의 제곱 (RMS)를 의미하는 표시MG 신호 전극 위치의 함수로서 EMG 진폭의 극성 플롯의 형태로 등 간격으로 배치 된 전극들 (8)로부터 수집 하였다. 이 시각적 피드백은 팔뚝의 횡단면의 EMG의 공간 분포를 쉽게 모니터링 할 수 있습니다. 이러한 설정을 사용하여, 사용자의 움직임을 각각 저장하여, 다음 특정 제스처의 반복성 훈련하는데 사용될 수있다 극성 플롯에서 별개의 패턴 (22)을 유도 할 수있다. . 프레임 워크의 표준 패턴 인식 방법 EMG 데이터의 수집을 가능 EMG RMS 채널 각각에 대해 23 밀리 초 (40)를 통해 다음과 같이 계산된다 : 참고 <img alt="식 (2)" src="/files/ftp_upload/52968/52968eq2.jpg" /> 모든 앙상블 창에 대한 관찰 결과. </li><li> 초기 교정 각의 최대 장기 자발적 수축 (MLVC) 값이 운동을 목적으로 수집합니다. 수행하기 위해 시위의 손을 사용하여 참가자를 프롬프트5 초 동안 음성과 시각적 지침을 제공하면서 원하는 운동. </li><li> 교정 후, 사다리꼴 단서의 세트로 참가자를 제시한다. 이러한 힘 프로파일은 30 %, 60 % 및 교정 최대의 90 %에서 고원 세트를 포함한다. </li><li> 각 시험 내에서 메시지 모션 (그림 1)의 힘 수준을 변조하여 큐를 따라 빨간색 포인터를 조종하기 위해 참가자를 지시합니다. 포인터의 수직 위치는 모두 8 개 채널에 걸쳐 합계 RMS 값에 해당합니다. 고원 간격이 가운데 3 초에 대응하는 5 초에 시험의 지속 시간을 설정합니다. </li></ol> 5. 나이브 세션 참고 : 순진 훈련 기간 동안, 참가자는 본 연구에 사용 된 인공 제어 방식에 대한 사전 경험이 없었다. <ol><li> 참가자에게 공식적인 임상 교육을 제공,하지만 지시하지 않는 한이 휴식 상태로되어있는 잔여 사지, 8 행동,컴퓨터 화면에 시각적 타깃의 제어를 허용한다. 이러한 작업은 고전적인 패턴 인식에 사용되는 인공 제어 (23)에 대한 접근과 유사하며, 그 방법이 연구에서 참가자는 이전의 경험의 약 60 시간이 있었다. </li><li> 시각적 (그림 1) 다음 동안 텍스트와 정지 화면의 측면에서 화면에 필요한 움직임을 표시합니다. </li><li> 참가자 여덟 구체적이고 독특한 극성 플롯 (그림 2)에 해당하는 자신의 EMG 활성 패턴을 보여줍니다. </li><li> 시각적 따라 참가자를 격려하는 소리 지침을 사용합니다. 구조화 된 훈련에 사용되는 경우 이러한 가청 지침은 동일해야합니다. </li><li> (앞에 도달에 걸쳐 도달, 완화) 시스템 교육을 강화하기 위해 다른 팔의 위치와 작업을 세 번 반복합니다. 일단 모든 암의 위치가 적용되는 8 가지 행동과 세 가지 힘의 수준이 거기에 있음을 알아 두셔야합니다시스템 훈련 입력은 72 개인 샘플의 총에 요약. </li><li> 완료되면, 참가자에게 SHAP 결과 평가를 완료하기 전에 실시간 제어를 연습 할 수있는 기회를 허용한다. </li><li> 순진한 세션의 끝을 초과 맞춤형 보철물 및 제어 알고리즘에 대한 액세스 권한이없는 참가자를 확인합니다. </li></ol> 6. 구조화 된 교육 세션 <ol><li> 3 개월 순진 세션 후, 구조화 된 훈련을 수행합니다. </li><li> 다음의 순서의 단계 (그림 3)에서 세션을 구조 : <ol><li> 모방의 경우, 참가자 지시 직접 원하는 행동을 모방 여덟 실시간 논증 수행 (표 1). 3 초 동안 각 작업을 실행합니다. </li><li> 반복을 위해, 10 배를 모방 한 동작을 반복하여 참가자에게, 각각의 동작은 30 초 동안 수행된다. </li><li> 보강 및 컴퓨터 SYS를 들어TEM 교육, 즉 정확하게 순진한 세션과 동일한 설정되어, 이제 컴퓨터의 시각적 피드백과 결합하기 위해 참가자를 부탁드립니다. 이들 두 부분 사이에 차이가 있다는 것을 확인. </li><li> 보철 제어를 위해 평가 결과를 완성하기 전에 정의 보철물의 실시간 제어를 실시 할 참가자를 묻는다. </li></ol></li><li> 모방하는 동안, 논증에서 45 ° 각도에서 참가자를 장착하고 모든 작업 (그림 4) 동안 참가자의 영향을받는 측면과 일치하는 논증의 손의 완전하고 탁 트인 전망을 제공합니다. 컴퓨터 화면에서 시각적 단서 이때 참가자에게 사용할 수 없게한다. </li><li> 반복의 경우, 참가자의 행동 중에, 각 운동 (그림 4)의 극성 플롯으로 표시되는 시위가 대응하는 EMG 활동을 관찰 할 수 있습니다. 논증은 participan 있다고 판단되면T는, 각각의 운동에 대한 독특하고 반복 EMG 활성화 패턴을 생성 시각적 단서없이 30 초 동안 동작을 반복 참가자를 요청할 수 있습니다. 참고 :이 8 독특한 행동의 총입니다 - 그 중 일곱 (손목 내전 / 외전, 손목 굴곡 / 확장, 손 개방, 키 그립과 좋은 핀치) 근육의 활성화가 필요한, ​​그리고 꾸준한 편안한 상태를 나타내는 어떠한 조치도되고하지 여덟 번째. </li><li> 보강 및 컴퓨터 시스템 훈련 후, 컴퓨터 화면의 여덟 독특하고 특정 극성 플롯에 해당하는 순진한 세션, (그림 3)에서 볼 정확히으로, 그의 팔 동작의 시각적 피드백과 함께 참가자를 제시한다. 성능을 조정하기 위해 각 운동의 2-4 시도 사이에 일반적으로, 학습을 강화하기 위해 촬영 한 동영상 오버레이 실시간 극성 플롯을 보면서 작업을 수행 할 참가자를 부탁드립니다. 일단 확신 참가자는 PERF했다 동일한 작업을 완료 할 수 있습니다<html> 순진 세션에서 ORMED. </li></ol> 7. 보철 제어 <ol><li> 캘리브레이션 및 실시간 제어를위한 보철물을 조정하기 위해 각 세션에서 트레이닝 데이터 세트를 사용한다. </li><li> 처음에, 오직 참가자 순차 비례 제어, 근육 수축의 레벨에 비례하는 장치의 속도와 시간에, 즉, 하나의 이동에 의해 보철물을 제어 할 수있다. </li><li> 여덟 각 동작이 반복 가능하고 신뢰성있는 방식으로 수행되면, 시간에 손목 하나 이상의 이동을 허용, 비례 제어와 동시에 제어 방식을 전환. </li><li> 등 (2 시도가 충분) 옆으로 병을 집어 들고 누워와 참가자 연습 간단한 작업을하게한다. 결과 평가가 수행되기 전에 휴식의 기간을 허용합니다. 이 연구, 순진한 세션에 대한 나머지 2 시간, 그리고 구조화 된 세션에 대한 나머지 24 시간의 경우. </li></ol>&#39;타이틀 &quot;&gt; 8. 결과 측정 <ol><li> 손과 상지 기능이 밀접하게 일상 생활 (ADLS)의 활동에 관한 모니터링 SHAP를 사용하여 순진한 및 구조 훈련에서 모두 글로벌 상지 기능을 평가합니다. SHAP에서 수행하는 작업은 조작 빛과 무거운 물건뿐만 아니라, 칼이나 실행 취소 버튼을 사용하여 객체를 절단 등의 ADL의 작업을 포함한다. SHAP은 병리학 및 보철 손 기능의 평가에 대한 검증되었습니다. (24) 참고 :이 연구에서 참가자가 일상적으로 자신의 임상 팀이 결과 측정과 추적했던대로이 측정이 선택되었다. </li></ol>

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E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proprioception+from+a+spinocerebellar+perspective.">Proprioception from a spinocerebellar perspective.</a> Physiological Reviews. 81 (2), 539-568 (2001).</li><li>Iacoboni, M., Molnar-Szakacs, I., Gallese, V., Buccino, G., Mazziotta, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Grasping+the+intentions+of+others+with+one&#8217;s+own+mirror+neuron+system.">Grasping the intentions of others with one&#8217;s own mirror neuron system.</a> PLoS Biology. 3 (3), 0529-0535 (2005).</li><li>Williams, J. H. G., Whiten, A., Waiter, G. D., Pechey, S., Perrett, D. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+and+subcortical+mechanisms+at+the+core+of+imitation.">Cortical and subcortical mechanisms at the core of imitation.</a> Social Neuroscience. 2 (1), 66-78 (2007).</li><li>Allison, T., Puce, A., McCarthy, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Social+perception+from+visual+cues:+Role+of+the+STS+region.">Social perception from visual cues: Role of the STS region.</a> Trends in Cognitive Sciences. 4 (7), 267-278 (2000).</li><li>Thompson, J. C., Hardee, J. E., Panayiotou, A., Crewther, D., Puce, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Common+and+distinct+brain+activation+to+viewing+dynamic+sequences+of+face+and+hand+movements.">Common and distinct brain activation to viewing dynamic sequences of face and hand movements.</a> NeuroImage. 37 (3), 966-973 (2007).</li><li>Binkofski, F., 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=A+fronto-parietal+circuit+for+object+manipulation+in+man:+Evidence+from+an+fMRI-study.">A fronto-parietal circuit for object manipulation in man: Evidence from an fMRI-study.</a> European Journal of Neuroscience. 11 (9), 3276-3286 (1999).</li><li>Iacoboni, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+Mechanisms+of+Human+Imitation.">Cortical Mechanisms of Human Imitation.</a> Science. 286 (5449), 2526-2528 (1999).</li></ol>

저자는 더 경쟁 재정적 이익을 선언하지 않습니다.

우리의 연구 결과는 구조 훈련을 하나의 세션에서 다기능 인공 손의 컨트롤을 향상 도움 것을이 연구에서 참여자에 대한 제안한다. 여기에 사용되는 구조화 된 프로그램은 참가자가 자신의 기존의 인공 손으로 완료 할 수 없음을 모방, 반복과 손의 움직임의 강화의 조합이었다. 참가자 SHAP 시험에서 그의 전통적인 보철물 높은 얻었하지만, 그는 통상적 15개월의 기간에 걸쳐 ...

절단 장애인의 손 기능을 대체하는 것은 어려운 노력이다. 고도로 숙련 된 손의 움직임을 조정하는 것은 타고난 능력이 아니며, 개발 학습의 인간의 년이 걸린다. 1-5 손의 외상 손실 후, 보철 방법으로이 기능은 사소한 일이 아니다 복제 및 지속적인 학습의 기간이 필요할 수 있습니다 . 보철 디자인과 제어를위한 인터페이스 방법은 자연적인 방식으로 다기능 컨트롤을 목표로, 급속한 기술 혁신이 적용됩니다. 이러한 제어 시스템의 복잡성은 절단 수술을 위해 더 많은 기능을 제공하기 위해 실질적으로 증가 6. 이러한 시스템의 정확한 제어를 보장하기 위해, 새로운 기술의 포기를 줄이기 위해, 적절한 교육이 확립 될 필요가있다. 이것은 그것이 절단 수술 &#39;고유 학습 전략에 기초하는 경우보다 성공 가능성이 높다. 비전 제작시 중요한 역할을 할 수있다손의 움직임의 arning. 행동 연구는 다른 사람 (7)의 행동을 관찰 또는 시각적 8을 사용하여 해당을 보여, 수 바디 개인 배우고 새로운 움직임을 좌표입니다. 관찰, 이해와 관찰 활동의 실행 과정을 통해, 개인은 다른 사람의 행동을 모방 할 수 있습니다. 미러 뉴런 시스템 (MNS)를 포함 할 수있는 특정 두피 네트워크는,이 기능의 기초가 추정되며, 의족을 제어하는 역할을 가질 수있다. 9-11 모방의 역할은 단지 이미 본 한 조치를 실행에 한정되지 않고, 함께 MNS와, 아직 관찰하지만, 관찰자의 모터 repetoire에서 추정되지 않은 운동의 실행을 허용하지 않을 수 있습니다. 12 사실, 모방은 필요하지 않을 수 있습니다 경험과 정교한 행동으로 이어질 타고난 능력,하지만 시간이 지남에 따라 운동 능력의 accruement을합니다. 13 일이단지 그들을 상상 이상 행동을 관찰 rength는, 새로운 작업을 학습 개선하는 것으로 나타났다. (14) 따라서, 모방 훈련 절단 수술에 대한 실용적인 접근 할 수있다, 증거가 재활 설정에서 목표, 목표 감독 과정 15 그것을 알 수 있듯이 유용한 의수 기능을 가능하게한다. 재활 연구가 개별적으로 이러한 인공 손의 가상 시뮬레이션 등의 시각적 단서는, 재활 훈련 도중 절단 수술을 촉진하는 것으로 나타났습니다. (16) 또한, 차단 패러다임에서 실시 반복 사용은 상단 사지 보철의 빠른 학습을 가능하게하는 것으로 나타났다 가상 시뮬레이션은 근 전위 장치를 제어의 작동이 몸 있으므로 사용자의 인공 손의 실시간 제어와 같은 동일하게 효과가 입증 된 17 동안 제어 할 수 있습니다. 표준화 된 결과 측정을 사용하여 절단 수술에 18 미치는 영향은 명확하지 않다. 마지막으로, 여기서 상지 ampu을위한 프로토콜테이션 훈련은 인공 제어의 학습 모방의 역할이 명시 적으로 설명되지 않는, 존재한다. (19, 20) 모조품의 사용은 반복과 보강재와 조합하여, 구조화 된 교육 프로그램의 일부로서 다기능 제어 보철의 학습에 긍정적 인 영향을 미치는 경우에 본 연구는 이해를 목적으로한다. 다기능 인공 손을 사용하도록 훈련 된 요골 수족의 경우 보고서는 여기에있다 제시. 참가자는 이전에 기존의 근 전위 보철 운영에 익숙해 져 있었다. 건강한 논증의 모방이나 간단한 컴퓨터 시각적 피드백의 형태로 모두 시각적 단서를 사용하여 수족 신속하게 그의 새로운 장치의 처리를 개선.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Michelangelo Hand</td>
			<td>Otto Bock Healthcare Products GmbH, A</td>
			<td>8E500=L-M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AxonRotation</td>
			<td>Otto Bock Healthcare Products GmbH, A</td>
			<td>9S503</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wrist Flexor</td>
			<td>Otto Bock Healthcare Products GmbH, A</td>
			<td>&#160;--</td>
			<td>prototype unit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AxonMaster</td>
			<td>Otto Bock Healthcare Products GmbH, A</td>
			<td>13E500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrode</td>
			<td>Otto Bock Healthcare Products GmbH, A</td>
			<td>13E200=50AC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ScissorFenceElectrodeCarrier</td>
			<td>Otto Bock Healthcare Products GmbH, A</td>
			<td>&#160;--</td>
			<td>prototype unit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acquisition Software</td>
			<td>Otto Bock Healthcare Products GmbH, A</td>
			<td>&#160;--</td>
			<td>prototype unit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon shaft</td>
			<td>Otto Bock Healthcare Products GmbH, A</td>
			<td>&#160;--</td>
			<td>prototype unit</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a structured rehabilitation protocol for improved multifunctional prosthetic control: a case study

로봇 시스템의 발전은 다기능 움직임을 생성 할 수 있습니다 상지에 대한 보철 초래했다. 그러나, 이러한 정교한 시스템은 복잡한 제어 방식을 배울 수 상지 절단 수술을 필요로한다. 인간은 모방과 다른 학습 전략을 통해 새로운 움직임을 배울 수있는 능력을 가지고있다. 이 프로토콜은 모방, 반복 및 강화 학습을 포함하며,이 방법은 다기능 인공 제어를 개선 할 수 있는지를 평가하는 것을 목표로 체계적인 재활 방법을 설명합니다. 이 인공 사용 경험 4 년, 팔꿈치 수족 왼쪽 아래,이 사례 연구에 참여했다. 사용되는 보철물은 손목 회전 미켈란젤로 손, 그리고 손의 움직임을 더 조합을 허용 손목 굴곡 및 확장의 추가 된 기능. 참가자의 사우 샘프 턴 손 평가 절차 점수는 구조화 된 훈련 다음 58-71 향상. 이 제안이 IMIT의 구조화 된 훈련 프로토콜ATION, 반복과 보강 새로운 의수 학습을 제어하는​​ 역할을 가질 수있다. 큰 임상 연구는 그러나 이러한 결과를 지원하기 위해 필요합니다.

테스트 8 개월 전에 임상 직원에 의해 측정했을 때 그의 일상 보철물과 참가자의 기준 SHAP 성능은 81이었다. (100)의 SHAP 점수는 수 바디 손 기능을 나타냅니다. 24 참가자가 고급 보철물 제어 시스템과 순진한 세션 동안 58의 전체 SHAP 점수를 얻었습니다. 그러나 3 개월 후 새로운 시스템에 더 이상의 상호 작용, 옆으로 구조화 된 훈련에서, 참가자는 같은 고급 시스템 (표 2)와 (71)?...

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A Structured Rehabilitation Protocol for Improved Multifunctional Prosthetic Control: A Case Study

As prosthetic development moves towards the goal of natural control, harnessing amputees&#8217; inherent ability to learn new motor skills may enable proficiency. This manuscript describes a structured rehabilitation protocol, which includes imitation, repetition, and reinforcement learning strategies, for improved multifunctional prosthetic control.

개선 된 다기능 보철 제어를위한 구조적 재활 프로토콜 : 사례 연구

Advances in robotic systems have resulted in prostheses for the upper limb that can produce multifunctional movements. However, these sophisticated ...

a-structured-rehabilitation-protocol-for-improved-multifunctional

Research

JoVE Journal

Behavior

9.3K 조회수.  Christian Doppler Laboratory for Restoration of Extremity Function. As prosthetic development moves towards the goal of natural control, harnessing amputees’ inherent ability to learn new motor skills may enable proficiency. This manuscript describes a structured rehabilitation protocol, which includes imitation, repetition, and reinforcement learning strategies, for improved multifunctional prosthetic control.

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A Fully Automated Rodent Conditioning Protocol for Sensorimotor Integration and Cognitive Control Experiments

Rodents have been traditionally used as a standard animal model in laboratory experiments involving a myriad of sensory, cognitive, and motor tasks. Higher cognitive functions that require precise control over sensorimotor responses such as decision-making and attentional modulation, however, are typically assessed in nonhuman primates. Despite the richness of primate behavior that allows multiple variants of these functions to be studied, the rodent model remains an attractive, cost-effective alternative to primate models. Furthermore, the ability to fully automate operant conditioning in rodents adds unique advantages over the labor intensive training of nonhuman primates while studying a broad range of these complex functions.
Here, we introduce a protocol for operantly conditioning rats on performing working memory tasks. During critical epochs of the task, the protocol ensures that the animal's overt movement is minimized by requiring the animal to 'fixate' until a Go cue is delivered, akin to nonhuman primate experimental design. A simple two alternative forced choice task is implemented to demonstrate the performance. We discuss the application of this paradigm to other tasks.

A fully automated protocol for rodent operant conditioning is proposed. The protocol relies on precise temporal control of behavioral events to investigate the extent to which this control influences neural activity underlying sensorimotor integration and cognitive control experiments.

감각 운동 통합 및인지 제어 실험을 위해 완전 자동화 된 설치류 컨디셔닝 프로토콜

Rodents have been traditionally used as a standard animal model in laboratory experiments involving a myriad of sensory, cognitive, and motor tasks. ...

연구

행동분석학

The 5-Choice Serial Reaction Time Task: A Task of Attention and Impulse Control for Rodents

This protocol describes the 5-choice serial reaction time task, which is an operant based task used to study attention and impulse control in rodents. Test day challenges, modifications to the standard task, can be used to systematically tax the neural systems controlling either attention or impulse control. Importantly, these challenges have consistent effects on behavior across laboratories in intact animals and can reveal either enhancements or deficits in cognitive function that are not apparent when rats are only tested on the standard task. The variety of behavioral measures that are collected can be used to determine if other factors (i.e., sedation, motivation deficits, locomotor impairments) are contributing to changes in performance. The versatility of the 5CSRTT is further enhanced because it is amenable to combination with pharmacological, molecular, and genetic techniques.

This protocol describes the 5-choice serial reaction time task, which is an operant based task used to study attention and impulse control in rodents. Test day challenges, which are modifications of the standard task, increase flexibility of the task and can be combined with other manipulations to more fully characterize behavior.

5 - 직렬 선택 반응 시간 과제 : 설치류에 대한주의의 작업 및 전류 제어

This protocol describes the 5-choice serial reaction time task, which is an operant based task used to study attention and impulse control in rodents. ...

A Protocol for Housing Mice in an Enriched Environment

Environmental enrichment (EE) is a housing environment for mice that boosts mental and physical health compared to standard laboratory housing. Our recent studies demonstrate that environmental enrichment decreases adiposity, increases energy expenditure, resists diet induced obesity, and causes cancer remission and inhibition in mice. EE typically consists of larger living space, a variety of &#8216;toys&#8217; to interact with, running wheels, and can include a number of other novel environmental changes. All of this fosters a more complex social engagement, cognitive and physical stimulations. Importantly, the toy location and type of toy is changed regularly, which encourages the mice to adapt to a frequently changing and novel environment. Many variables can be manipulated in EE to promote health effects in mice. Thus these approaches are difficult to control and must be properly managed to successfully replicate the associated phenotypes. Therefore, the goal of this video is to demonstrate how EE is properly set up and maintained to assure a complex, challenging, and controlled environment so that other researchers can easily reproduce the protective effects of EE against obesity and cancer.

Environmental enrichment for mice requires a complex and challenging setup, as well as comprehensive husbandry and handling techniques to assure robust metabolic and anti-cancer effects in the mice. This protocol provides detailed procedures to reproduce the above mentioned effects in mice.

풍부한 환경에서의 주택 마우스를위한 프로토콜

Environmental enrichment (EE) is a housing environment for mice that boosts mental and physical health compared to standard laboratory housing. Our recent ...

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

The study of neuromuscular control of movement in humans is accomplished with numerous technologies. Non-invasive methods for investigating neuromuscular function include transcranial magnetic stimulation, electromyography, and three-dimensional motion capture. The advent of readily available and cost-effective virtual reality solutions has expanded the capabilities of researchers in recreating &#8220;real-world&#8221; environments and movements in a laboratory setting. Naturalistic movement analysis will not only garner a greater understanding of motor control in healthy individuals, but also permit the design of experiments and rehabilitation strategies that target specific motor impairments (e.g. stroke). The combined use of these tools will lead to increasingly deeper understanding of neural mechanisms of motor control. A key requirement when combining these data acquisition systems is fine temporal correspondence between the various data streams. This protocol describes a multifunctional system&#8217;s overall connectivity, intersystem signaling, and the temporal synchronization of recorded data. Synchronization of the component systems is primarily accomplished through the use of a customizable circuit, readily made with off the shelf components and minimal electronics assembly skills.

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.

경 두개 자기 자극, 근전도, 모션 캡쳐, 가상 현실을 이용하여 인간의 모터 제어 유학을위한 다기능 설치

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

Event-related Potentials During Target-response Tasks to Study Cognitive Processes of Upper Limb Use in Children with Unilateral Cerebral Palsy

Unilateral Cerebral Palsy (CP) is a neurodevelopmental disorder that is a very common cause of disability in childhood. It is characterized by unilateral motor impairments that are frequently dominated in the upper limb. In addition to a reduced movement capacity of the affected upper limb, several children with unilateral CP show a reduced awareness of the remaining movement capacity of that limb. This phenomenon of disregarding the preserved capacity of the affected upper limb is regularly referred to as Developmental Disregard (DD). Different theories have been postulated to explain DD, each suggesting slightly different guidelines for therapy. Still, cognitive processes that might additionally contribute to DD in children with unilateral CP have never been directly studied. The current protocol was developed to study cognitive aspects involved in upper limb control in children with unilateral CP with and without DD. This was done by recording event-related potentials (ERPs) extracted from the ongoing EEG during target-response tasks asking for a hand-movement response. ERPs consist of several components, each of them associated with a well-defined cognitive process (e.g., the N1 with early attention processes, the N2 with cognitive control and the P3 with cognitive load and mental effort). Due to its excellent temporal resolution, the ERP technique enables to study several covert cognitive processes preceding overt motor responses and thus allows insight into the cognitive processes that might contribute to the phenomenon of DD. Using this protocol adds a new level of explanation to existing behavioral studies and opens new avenues to the broader implementation of research on cognitive aspects of developmental movement restrictions in children.

Several children with unilateral Cerebral Palsy seem to disregard the preserved capacity of their affected upper limb. This Developmental Disregard is extensively described in the literature but the involved cognitive processes have not been studied. To study underlying cognitive factors of upper limb control, an event-related potential protocol was developed.

대상 - 응답 작업하는 동안 이벤트 관련 전위를 일방적 뇌성 마비 아동의 상지 사용의인지 과정을 연구하기 위해

Unilateral Cerebral Palsy (CP) is a neurodevelopmental disorder that is a very common cause of disability in childhood. It is characterized by unilateral ...

Protocol for Data Collection and Analysis Applied to Automated Facial Expression Analysis Technology and Temporal Analysis for Sensory Evaluation

We demonstrate a method for capturing emotional response to beverages and liquefied foods in a sensory evaluation laboratory using automated facial expression analysis (AFEA) software. Additionally, we demonstrate a method for extracting relevant emotional data output and plotting the emotional response of a population over a specified time frame. By time pairing each participant's treatment response to a control stimulus (baseline), the overall emotional response over time and across multiple participants can be quantified. AFEA is a prospective analytical tool for assessing unbiased response to food and beverages. At present, most research has mainly focused on beverages. Methodologies and analyses have not yet been standardized for the application of AFEA to beverages and foods; however, a consistent standard methodology is needed. Optimizing video capture procedures and resulting video quality aids in a successful collection of emotional response to foods. Furthermore, the methodology of data analysis is novel for extracting the pertinent data relevant to the emotional response. The combinations of video capture optimization and data analysis will aid in standardizing the protocol for automated facial expression analysis and interpretation of emotional response data.

A protocol for capturing and statistically analyzing emotional response of a population to beverages and liquefied foods in a sensory evaluation laboratory using automated facial expression analysis software is described.

관능 평가를위한 데이터 수집 및 자동화 표정 분석 기술에 대한 분석 응용 및 시간적 분석을위한 프로토콜

We demonstrate a method for capturing emotional response to beverages and liquefied foods in a sensory evaluation laboratory using automated facial ...

Tickling, a Technique for Inducing Positive Affect When Handling Rats

Handling small animals such as rats can lead to several adverse effects. These include the fear of humans, resistance to handling, increased injury risk for both the animals and the hands of their handlers, decreased animal welfare, and less valid research data. To minimize negative effects on experimental results and human-animal relationships, research animals are often habituated to being handled. However, the methods of habituation are highly variable and often of limited effectiveness. More potently, it is possible for humans to mimic aspects of the animals&#39; playful rough-and-tumble behavior during handling. When applied to laboratory rats in a systematic manner, this playful handling, referred to as tickling, consistently gives rise to positive behavioral responses. This article provides a detailed description of a standardized rat tickling technique. This method can contribute to future investigations into positive affective states in animals, make it easier to handle rats for common husbandry activities such as cage changing or medical/research procedures such as injection, and be implemented as a source of social enrichment. It is concluded that this method can be used to efficiently and practicably reduce rats&#39; fearfulness of humans and improve their welfare, as well as reliably model positive affective states.

This article demonstrates the standardized application of playful handling, a tickling technique designed to mimic rat rough-and-tumble play. This technique is effective at reducing fearful reactions to humans and generating positive affect when rats are handled for common husbandry activities and medical and research procedures such as injection.

간, 쥐를 처리할 때 긍정적인 영향을 유발 하는 기술

Handling small animals such as rats can lead to several adverse effects. These include the fear of humans, resistance to handling, increased injury risk ...

A Novel Single Animal Motor Function Tracking System Using Simple, Readily Available Software

We have recently demonstrated that implanting intracortical microelectrodes in the motor corteces of rats&#160;results in immediate and lasting motor deficits. Motor impairments were manually quantified through an open field grid test to measure the gross motor function and through a ladder test to measure the fine motor function. Here, we discuss a technique for the automated quantification of the video-recorded tests using our custom Capadona Behavioral Video Analysis System: Grid and Ladder Test, or BVAS. Leveraging simple and readily available coding software (see the Table of Materials), this program allows for the tracking of a single animal on both the open field grid and the ladder tests. In open field grid tracking, the code thresholds the video for intensity, tracks the position of the rat over the 3 min duration of the grid test, and analyzes the path. It then computes and returns measurements for the total distance traveled, the maximum velocity achieved, the number of left- and right-handed turns, and the total number of grid lines crossed by the rat. In ladder tracking, the code again thresholds the video for intensity, tracks the movement of the rat across the ladder, and returns calculated measurements including the time it took the rat to cross the ladder, the number of paw slips occurring below the plane of the ladder rungs, and the incidence of failures due to stagnation or reversals. We envision that the BVAS developed here can be employed for the analysis of motor function in a variety of applications, including many injury or disease models.

The current study aimed to automate the quantification of motor deficits in rats. The initial evaluation model assesses motor loss resulting from an intracortical microelectrode implantation in the motor cortex. We report on the development and use of a tracking algorithm using easily adaptable, simple, and readily available coding software.

소설 동물 모터 기능 추적 간단 하 고 쉽게 사용할 수 있는 소프트웨어를 사용 하 여 시스템

We have recently demonstrated that implanting intracortical microelectrodes in the motor corteces of rats&#160;results in immediate and lasting motor ...

A Wind Tunnel for Odor Mediated Insect Behavioural Assays

Olfaction is the most important sensory mechanism by which many insects interact with their environment and a wind tunnel is an excellent tool to study insect chemical ecology. Insects can locate point sources in a three-dimensional environment through the sensory interaction and sophisticated behavior. The quantification of this behavior is a key element in the development of new tools for pest control and decision support. A wind tunnel with a suitable flight section with laminar air flow, visual cues for in-flight feedback and a variety of options for the application of odors can be used to measure complex behaviour which subsequently may allow the identification of attractive or repellent odors, insect flight characteristics, visual-odor interactions and interactions between attractants and odors lingering as background odors in the environment. A wind tunnel holds the advantage of studying the odor mediated behavioural repertoire of an insect in a laboratory setting. Behavioural measures in a controlled setting provide the link between the insect physiology and field application. A wind tunnel must be a flexible tool and should easily support the changes to setup and hardware to fit different research questions. The major disadvantage to the wind tunnel setup described here, is the clean odor background which necessitates special attention when developing a synthetic volatile blend for field application.

Here, we describe the construction and use of a wind tunnel for odor mediated behavioural assays with insects. The wind tunnel design facilitates the release of odor sources by several methods, with and without visual stimuli. Wind tunnel experiments are important methods to identify behaviorally active volatile chemicals.

냄새에 대 한 바람 터널 중재 곤충 행동 분석 실험

Olfaction is the most important sensory mechanism by which many insects interact with their environment and a wind tunnel is an excellent tool to study ...

Using the FishSim Animation Toolchain to Investigate Fish Behavior: A Case Study on Mate-Choice Copying In Sailfin Mollies

Over the last decade, employing computer animations for animal behavior research has increased due to its ability to non-invasively manipulate the appearance and behavior of visual stimuli, compared to manipulating live animals. Here, we present the FishSim Animation Toolchain, a software framework developed to provide researchers with an easy-to-use method for implementing 3D computer animations in behavioral experiments with fish. The toolchain offers templates to create virtual 3D stimuli of five different fish species. Stimuli are customizable in both appearance and size, based on photographs taken of live fish. Multiple stimuli can be animated by recording swimming paths in a virtual environment using a video game controller. To increase standardization of the simulated behavior, the prerecorded swimming path may be replayed with different stimuli. Multiple animations can later be organized into playlists and presented on monitors during experiments with live fish.
In a case study with sailfin mollies (Poecilia latipinna), we provide a protocol on how to conduct a mate-choice copying experiment with FishSim. We utilized this method to create and animate virtual males and virtual model females, and then presented these to live focal females in a binary choice experiment. Our results demonstrate that computer animation may be used to simulate virtual fish in a mate-choice copying experiment to investigate the role of female gravid spots as an indication of quality for a model female in mate-choice copying.
Applying this method is not limited to mate-choice copying experiments but can be used in various experimental designs. Still, its usability depends on the visual capabilities of the study species and first needs validation. Overall, computer animations offer a high degree of control and standardization in experiments and bear the potential to &#39;reduce&#39; and &#39;replace&#39; live stimulus animals as well as to &#39;refine&#39; experimental procedures.

Using the FishSim Animation Toolchain to Investigate Fish Behavior: A Case Study on Mate-Choice Copying In Sailfin Mollies

Using the novel FishSim Animation Toolchain, we present a protocol for non-invasive visual manipulation of public information in the context of mate-choice copying in sailfin mollies. FishSim Animation Toolchain provides an easy-to-use framework for the design, animation and presentation of computer-animated fish stimuli for behavioral experiments with live test fish.