Войдите в систему

Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

Представлено здесь поведенческая парадигма, которая вызывает надежные быстрые visuomotor ответы на мышцы верхней конечности человека во время визуально управляемых достигает.

Аннотация

Чтобы добраться до увиденного объекта, визуальная информация должна быть преобразована в моторные команды. Визуальная информация, такая как цвет, форма и размер объекта, обрабатывается и интегрируется в многочисленные области мозга, а затем в конечном итоге передается на периферию двигателя. В некоторых случаях реакция необходима как можно быстрее. Эти быстрые висумоторные преобразования и лежащие в их основе неврологические субстраты плохо понимаются в организме человека, поскольку им не хватает надежного биомаркера. Стимул-заблокированные ответы (SLRs) являются короткой задержкой (Lt;100 ms) всплески электромиографической (EMG) деятельности, представляющие первую волну мышечного набора под влиянием визуального стимулирования презентации. СЛР обеспечивают поддающийся количественной оценке результат быстрых висумоторных преобразований, однако в прошлых исследованиях СЛР не наблюдались последовательно во всех предметах. Здесь мы описываем новую, поведенческую парадигму, отличающуюся внезапным появлением движущийся цели ниже препятствия, которое постоянно вызывает надежные SLRs. Человеческие участники, генерируемые визуально управляемыми достигает или от формирующейся цели с помощью роботизированного манипуланда, в то время как поверхностные электроды зафиксировали активность ЭМГ от основной мышцы пекторалиса. По сравнению с предыдущими исследованиями, которые исследовали СЛР с использованием статических стимулов, СЛР, вызванные этой формирующейся целевой парадигмой, были больше, развивались раньше и присутствовали у всех участников. Время реакции (RTs) также было ускорено в формирующейся целевой парадигме. Эта парадигма предоставляет многочисленные возможности для модификации, которые могли бы позволить систематическое изучение влияния различных сенсорных, когнитивных и двигательных манипуляций на быстрые висумоторные реакции. В целом, наши результаты показывают, что формирующаяся целевая парадигма способна последовательно и надежно вызывать активность в быстрой висумоторной системе.

Введение

Когда мы замечаем сообщение на нашем мобильном телефоне, нам предложено выполнить визуально управляемый охват, чтобы забрать наш телефон и прочитать сообщение. Визуальные функции, такие как форма и размер телефона преобразуются в моторные команды, позволяющие нам успешно достичь цели. Такие висумоторные преобразования могут быть изучены в лабораторных условиях, которые позволяют высокую степень контроля. Тем не менее, есть сценарии, когда время отклика важно, например, ловить телефон, если он должен был упасть. Лабораторные исследования быстрого висуомоторного поведения часто опираются на смещенные целевые парадигмы, в которых движения в полете модифицируются в середине полета после некоторого изменения целевого положения (например, см.справку 1,2). В то время как такие онлайн-коррекции могут произойти в Lt;150 мс3, трудно установить точные сроки быстрого вывода visuomotor с использованием кинематики только из-за низкой проходимой фильтрации характеристик руки, и потому, что быстрый выход visuomotor завершает движение уже в середине полета. Такие осложнения приводят к неопределенности в отношении субстратов, лежащих в основе быстрых висумоторных ответов (см.справку 4 для обзора). Некоторые исследования показывают, что подкоркальные структуры, такие как превосходный колликул, а не фронто-париетальных корковых областях, может инициировать онлайнкоррекции 5.

Эта неопределенность в отношении основных нейронных субстратов может быть обусловлена, по крайней мере частично, отсутствием надежного биомаркера для вывода быстрой висумоторной системы. Недавно мы описали меру быстрых висумоторных реакций, которые могут быть получены из статических поз и записаны с помощью электромиографии (ЭМГ). Стимул-заблокированные ответы (SLRs) время заблокированных очередей активностиЭМГ,которыепредшествуют добровольному движению 6,7, развивается последовательно 100 мс после начала стимула. Как следует из названия, SLRs вызваны стимулом начала, сохраняясь, даже если в конечном итоге движениеудерживается 8 или движется в противоположном направлении9. Кроме того, СЛР, вызванные целевым перемещением в динамической парадигме, связаны с более короткой задержкой онлайн-коррекции10. Таким образом, СЛР обеспечивают объективную меру для систематического изучения вывода быстрой висумоторной системы, участвуют в короткой задержке RTs, так как они могут быть получены из статической осанки и разобран из других сигналов ЭМГ, не связанных с начальной фазой быстрого висумоторного ответа.

Цель нынешнего исследования состоит в том, чтобы представить визуально управляемую парадигму достижения, которая надежно вызывает SLRs. Предыдущие исследования, исследуя SLR сообщили менее 100% обнаружения ставок среди участников, даже при использовании болееинвазивных внутримышечных записей 6,8,9. Низкие показатели обнаружения и зависимость от инвазивных записей ограничивают полезность зеркальных мер в будущих исследованиях быстрой висумоторной системы при заболеваниях или на протяжении всей жизни. Хотя некоторые предметы могут просто не выражать SLRs, стимулы и поведенческие парадигмы, используемые ранее, возможно, не были идеальными, чтобы вызвать SLR. Прошлые отчеты о СЛР, как правило, использовали парадигмы, в которых участники генерируют визуально управляемые достигает статических, внезапно появляющихсяцелей 6,9. Тем не менее, быстрая система visuomotor является наиболее вероятным необходимым в сценариях, где нужно быстро взаимодействовать с падающим или летающим объектом, что приводит к удивлению, если перемещение, а не статические стимулы могут лучше вызвать SLRs. Таким образом, мы адаптировали движущийся целевой парадигмы,используемой для изучения движения глаз 11, и в сочетании с про / анти визуально руководствоваться достижения задачи, используемой для изучения SLR9. По сравнению с результатами парадигм, используемыхранее 6,8,9, было установлено, что SLRs в формирующейся целевой парадигмы развивались раньше, достигли более высоких величин, и были более распространены в нашей выборке участников. В целом, формирующаяся целевая парадигма способствует выражению быстрых висумоторных реакций до такой степени, что объективные меры ЕМГ могут быть сделаны надежно с помощью поверхностных записей, потенцируя исследования в клинических популяциях и на протяжении всей жизни. Кроме того, формирующаяся целевая парадигма может быть изменена по-разному, способствуя более тщательным исследованиям сенсорных, когнитивных и двигательных факторов, способствующих или изменяющих быстрые висумоторные реакции.

протокол

Все процедуры были одобрены Советом по этике научных исследований в области здравоохранения при Университете Западного Онтарио. Все участники дали информированное согласие, получили оплату за свое участие и могут в любое время выйти из эксперимента.

1. Подготовка участников

ПРИМЕЧАНИЕ: Была изучена небольшая выборка здоровых, молодых участников (3 женщины, 2 мужчины; средний возраст: 26 лет/ - 3,5). Все участники были правша и имели нормальное или исправленное к нормальному зрению, без в настоящее время визуально, неврологических, или musculoskeletal разладов. Участники с историей травмы опорно-двигательного мозга верхней конечности или расстройства были исключены.

  1. Нанесите датчики ЭМГ на целевую мышцу верхней конечности, участвуют в изучаемом движении. Здесь записи ЭМГ были сделаны из клавикулярной головы правой грудной мышцы, которая набирается для перекрестного тела (слева) достижения.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Записи могут быть сделаны из других мышц верхней конечности, или из стернальной или боковой части грудной клетки основных мышц.
    1. Визуализуя целевую мышцу, запрашивая действие, как известно, набирать мышцы интереса. Для клавикулярной головки грудной мышцы, попросите участника расслабить локти по бокам и толкать ладони вместе. При затруднении визуализации целевой мышцы, пальпировать области интереса, имея участника неоднократно выполнять запрошенные действия, и целевые области с заметными изменениями в мышцах для размещения электродов.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Визуализация относится к идентификации целевой мышцы, через видя форму мышцы через чрезмерной кожи, как участник выполняет действие, которое набирает мышцы. Визуализация способствует локализации целевой мышцы.
    2. Используя спиртовые тампоны, очистите поверхность кожи над целевой мышцей, где будет размещен электрод, а также над областью, где будет расположен наземный электрод.
    3. Подготовьте датчики поверхности, применяя клеи и электродный гель.
    4. Попросите участника выполнить действие, связанное с набором мышц снова, и придерживаться датчиков над мышечным животом, позиционирование их лежать параллельно с направлением волокон целевой мышцы. Поместите наземный электрод на противопоказать ключице к достигающих руку. Безопасные датчики и наземные электроды для окружающей кожи с медицинской лентой. Включите систему ЭМГ, чтобы обеспечить сбор ЭМГ на протяжении всего эксперимента.
      ПРИМЕЧАНИЕ: После размещения электродов ЭМГ данные ЭМГ собираются пассивно и непрерывно на протяжении всего эксперимента через систему ЭМГ и сохраняются в качестве аналогового потока данных для более тщательного анализа.
    5. Проверьте качество сигнала EMG с помощью настольного монитора или осциллоскопа, подключенного к системе ЭМГ. Чтобы определить подходящее качество, у вас есть участник выполнить достижение движения в или напротив от предпочтительного направления мышцы интереса, и убедитесь, что активность ЭМГ увеличивается или уменьшается, соответственно. Если нет активности в покое, то убедитесь, что активность ЭМГ не увеличивается для движения в непредпочтительным направлении.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Качество мышечного сигнала от поверхностных электродов зависит от многих характеристик (например, своеобразное распределение жировой ткани, осанки субъекта). Пик активности ЭМГ, связанный с движением в предпочтительном (контрактном) направлении, рекомендуется как минимум в 2 раза выше уровня активности в состоянии покоя, но должен быть значительно выше.
    6. При необходимости перепозиционировать электроды, чтобы обеспечить соблюдение этих уровней активности. Оставьте монитор просмотра или осциллоскоп подключенным на протяжении всего эксперимента для непрерывного мониторинга вывода ЭМГ.
  2. Настройка конкретного участника с помощью применяемых датчиков ЭМГ в роботизированном достигающих аппарате, который позволяет достичь движений в горизонтальной плоскости, и применение силы к манипуландам.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Добавление силы против мышцы интереса увеличивает фоновую активность, что позволяет выражение SLR как увеличение или снижение мышечной активности после презентации стимула в предпочтительном или непредпочтительным направлении мышцы, соответственно. Уровень базовой активности особенно полезен в непредпочтительным направлении, поскольку базовая и непредпочтительным достижением деятельности была бы неразличима без силы фоновой загрузки. Прикладная сила 5N вправо и 2N силы вниз (напротив левой представленной цели относительно начала позиции), на протяжении всего эксперимента может быть достаточно. Сила должна оставаться постоянной на протяжении всего эксперимента, поэтому при необходимости можно использовать более низкие силы.
    1. Сиденье участника экспериментального стула, приоритеты комфорта участника по отношению к добавленной вынуждены против конечности, чтобы свести к минимуму изменения осанки на протяжении всего эксперимента.

2. Стимулы строительства / аппарата

  1. Создать все экспериментальные процедуры и стимулы в роботизированном аппарате достижения со встроенным визуальным дисплеем.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь, что роботизированный аппарат оснащен интерфейсом между визуальным выходом и выходом двигателя manipulandum, который позволяет одновременное аналоговое (например, положение манипуланда, выход фотодиодов) и записи ЭМГ. Убедитесь, что этот аппарат оснащен программным обеспечением, способным работать блоки отдельных, заранее запрограммированных испытаний со всеми заранее запрограммированными визуальными компонентами. Встроенный визуальный дисплей может быть стандартным монитором или настроенным высококачественным проектором; однако проекторы более высокого качества рекомендуются для обеспечения временного и визуального разрешения отображаемой цели.
    1. Создать 4 основных компонента формирующейся целевой парадигмы (см. Дополнительный рисунок 1) через встроенное программное обеспечение, которое управляет визуальным дисплеем.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Компоненты должны быть сгенерированы с помощью встроенного программного обеспечения, которое проецирует указанные компоненты на визуальный дисплей во время каждого сеанса сбора данных. Каждый компонент вручную вводится в программное обеспечение, которое преобразует координаты ввода форм в формы, замеченные на визуальном дисплее. Полное кодирование всех компонентов и целевых движений осуществляется до сбора данных, поэтому при сборе данных не требуется никакого экспериментаторного вмешательства парадигмы, так как парадигма работает автоматически на основе ответов участника. Следующие координаты (сообщается в см) ссылаются по отношению к середине двух роботов manipulandum происхождения в роботизированном аппарате достижения используется для сбора данных от участников в текущей рукописи. Все компоненты парадигмы видны участнику на протяжении каждого испытания, за исключением стартовых позиций, которые исчезают после появления движущийся цели. Другой аппарат может использовать другую систему отсчета.
      1. Создать перевернутый путь, вручную вводя координаты для шести прямоугольников со следующими координатами (y: - 19 (вверху перевернутого у) или -34 (внизу перевернутого у), x:-/2 (внутренний, нижний перевернутый у), -/-8 (внешнее дно перевернутое у); ширина .5 высота: 20 (вверху) или 15 (внизу)).
      2. Создайте окклюдер, вручную ввода координат для одного большого прямоугольника (по центру: 0, -29; ширина: 35 высота: 15) наложения центра перевернутого пути. Цвет этого окклюдера может варьироваться от суда к суду, предоставляя инструкцию участнику.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Окклюдер содержит вырез на дне центра между двумя выходами (0, -29; ширина: 5 высота: 5). Участник проинструктирован: "зафиксировать выемку, в то время как цель находится за окклюдером". Это гарантирует, что глаз стабилен при появлении цели. Окклюдер будет либо окрашен в красный или зеленый цвет в начале каждого судебного разбирательства.
      3. Создайте движущаяся цель, вручную вводя координаты для одного круга, который в конечном итоге будет двигаться вниз по перевернутому у и за окклюдером (старт: 0, -17; радиус: 1; скорость: 10 см/с, скорость за окклюдером: 30 см/с).
        ПРИМЕЧАНИЕ: Движущаяся цель (T1) видна и стационарна в начале каждого испытания.
      4. Создать, как цель будет двигаться в программном обеспечении, указав x и y координаты целевого движения.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Скорость цели рассчитывается на расстоянии последовательных координат x и y. Правильное представление целевого движения зависит от способности программного обеспечения и визуального дисплея правильно обновлять каждый x и y положение в быстрой последовательности. В программном обеспечении измените статус движущийся цели на "невидимую для участника", когда положение x и y цели полностью ниже окклюдера до тех пор, пока положение x и y полностью не вытеклют из окклюдера.
      5. Создание стартовых позиций (0, -42; радиус 1). Участник должен будет получить эту должность, чтобы инициировать каждое судебное разбирательство.
    2. Создать курсор в реальном времени (RTC), представляющий положение руки участника на экране в режиме реального времени.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Рука/рука участника была закрыта во время эксперимента через восходящее зеркало, отражающее представленные вниз цели. Это может быть сделано с помощью встроенных программных функций, специфичных для аппарата, который помещает целевой верх постоянно обновляемых координат x и y руки.

3. Процедура

  1. Нажмите кнопку "НачатьКнопка на связанном программном обеспечении, представленном на экране экспериментатора, которая инициирует первое испытание и силу, генерируемую роботизированным аппаратом достижения, применяемым к верхней конечности участника.
    ПРИМЕЧАНИЕ: После начала кликов экспериментатора экспериментатор не требует вмешательства, пока между блоками, где экспериментатор должен нажать, не начнется снова. Экспериментатор вмешательства также может потребоваться, если сигнал ЭМГ постоянно контролируется изменения, или участник не в состоянии завершить эксперимент. Все эксперименты должны быть немедленно прекращены в случае возникновения чрезвычайной ситуации. Сила, применяемая к руке участника, автоматически останавливается, если участник отпускает ручку через встроенные в задачи программы. Рекомендуется использовать аппарат с кнопкой для прекращения эксперимента в чрезвычайных ситуациях.
    1. Устно поручить участнику начать первое испытание путем приведения РТК (указывается на позицию манипуланда) в стартовый положение (T0) на переменную продолжительность 1- 1,5 с. Окклюдер меняет цвет, чтобы проинструктировать субъекта о том, что предстоящее судебное разбирательство требует про- или анти-достижения.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Приведение RTC в T0 инициирует каждое судебное разбирательство. Если участник выходит из позиции T0 до назначенного времени, пробная версия начнется снова, как только RTC вернется в T0.
    2. Убедитесь, что движущаяся цель (T1), которая была неподвижной и видимой для участника в верхней части перевернутой y (2.1.1.3), начинает движение к участнику по пути перевернутого y, который был инициирован участником чего RTC в T0 на предыдущем этапе.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Когда T1 начинает двигаться, T0 исчезает. После этого времени на руку участника не налагаются никакие ограничения, однако участнику предписано оставаться в пределах Т0.
    3. Убедитесь, что T1 движется позади окклюдера и невидим для участника. В течение этого интервала участник сохраняет положение руки на воображаемом T0.
    4. Убедитесь, что T1 перемещается за окклюдером с постоянной скоростью 30 см/с вдоль оси y к участнику. Как только T1 достигает половины длины окклюдера, он раздвояется вдоль одного из перевернутых выходов с дополнительным компонентом скорости х. Таким образом, скорость вдоль оси у сохраняется постоянной. Цель исчезает с постоянной задержкой в 0,5 с, с задержкой в зависимости от размера окклюдера и скорости движения T1.
    5. Когда T1 достигает края окклюдера ближе всего к участнику, убедитесь, что программа не представляет T1 как возникающие путем скольжения мимо края окклюдера, так как это первоначально представить "полулунный" стимул для зрительной системы. Вместо этого проверьте, что программа держит T1 невидимым до тех пор, пока не появилась полная цель, а затем подай его участнику.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Это делается для контроля визуальных эффектов обработки частичных стимулов, особенно если используются различные скорости целей, которые будут пересекать границу в разное время. Частичное появление цели (например, полумесяц стимул) производит цель состоит первоначально из более высокой пространственной частоты, которая на основе предыдущих результатов приведет к увеличению задержки SLR и снижениевеличины 10.
    6. Убедитесь, что программа представляет T1 рандомизированной стороне на одном из двух перевернутых путей, в то время как рука участника остается неподвижной на T0.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Одновременно с появлением T1 из-под окклюдера, второстепенная цель представлена в углу экрана, в месте, покрытом фотодиодом. Эта цель, представленная фотодиоду, не рассматривается субъектом, но обеспечивает аналоговый сигнал фотодиоду, интегрированному в роботизированное устройство достижения. Этот фотодиодный сигнал обеспечивает точное выравнивание внешнего вида цели с мышечной активностью и гарантирует отсутствие лагов или задержек в роботизированном аппарате достижения.
    7. Когда T1 выходит из-за окклюдера, посмотреть, если участник способен генерировать визуально управляемых достичь в зависимости от цвета окклюдера. Когда окклюдер зеленый, попросите участника перехватить T1 с RTC. Когда окклюдер красный, попросите участника переместить RTC от T1.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Зеленый цвет окклюдера (2.1.1.2) указывает на про охват (т.е. на оккульдер) и красный цвет, указанный вдали от движущийся цели T1 (т.е. анти-достижения). В антитуечьем состоянии правильный перехват основан не на зеркальном отражении T1, а на горизонтальном расстоянии относительно T0.
    8. В зависимости от их поведения, обеспечить обратную связь, как либо "хит" (правильный перехват), "неправильный путь" (неправильное направление для про / анти досягаемости), или "мисс" (ни правильные, ни неправильные ответы обнаружены) во время межюсюсного интервала. Эта обратная связь состоит из текста, написанного на окклюдере.
    9. Убедитесь, что T1 и T0 появляются в своих первоначальных местах 200 мс после завершения поведения участника. Начните следующую пробную версию, когда участник привносит RTC в T0.
  2. Попросите каждого участника выполнить 4 блока из 100 испытаний, что дает 100 достижений в каждом условии. Рандомизируйте типы проб, смешанные с про или анти-достижениями после левых и правых стимулов. Каждый блок занимает около 7,5 минут.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Рекомендуется, чтобы каждое условие состоит как минимум из 80 повторов при использовании поверхностных записей, так как следующий шаг анализа опирается на данные многих испытаний для обнаружения зеркальных зеркал.
    1. Свести к минимуму движение участников между каждым блоком, чтобы обеспечить согласованность записей. После устного подтверждения того, что участник готов начать следующий блок, инициировать следующий блок и продолжить мониторинг производительности участника и вывода EMG.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Для обнаружения проблем с поверхностными записями ЭМГ может потребоваться дальнейший мониторинг вывода ЭМГ с помощью настольного монитора экспериментатора. Например, в течение длительных периодов достижения движений, поверхностные электроды ЭМГ могут оттечься от кожи участника из-за потоотделения.
  3. Сбор данных из статической парадигмы управления для сравнения данных с данными, полученными в формирующейся целевой парадигме.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Это может быть сделано до или после появления целевой парадигмы. Чтобы создать статическую парадигму управления, повторите шаги 2.1.1.3, 2.1.1.5, 2.2, 3.1, 3.1.1,1, 3.1.7, 3.2 и 3.2.1; однако, в шаге 2.1.1.3, не код T1, начиная с верхней части экрана и двигаясь к участнику. Вместо этого положение T1 будет отображаться влево или вправо от T0. Кроме того, T0 в настоящее время либо красный или зеленый сродни окклюдера, используемого в формирующейся целевой парадигмы. Судебное разбирательство продолжается, как описано ниже.
    1. Устно поручить участнику привести RTC в T0, чтобы начать первое испытание, которое находится в том же месте, что и в формирующейся целевой парадигме.
    2. Убедитесь, что программа представляет T0 как красный или зеленый, чтобы указать про или анти достичь соответственно. Рандомизировать период удержания 1-2s для участника провести RTC в T0.
    3. Убедитесь, что программа представляет собой статическую цель слева или справа, в 10 см от T0. Рандомизировать целевую сторону через испытания.
    4. Как и в формирующейся целевой парадигме, попросите участника достичь цели, если T0 зеленый, и достичь в диаметрально противоположном направлении от цели, если T0 красный. Следующее испытание продолжается после контакта с целевым или антицелемным местоположением.
    5. Убедитесь, что каждый участник выполнил 4 блока из 100 испытаний, что дает 100 достигает в состоянии. Типы проб были случайным образом перемешаны.

4. Анализ

  1. Проанализируйте все данные в автономных пользовательских скриптах и отбросьте испытания ошибок.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Испытания ошибок определяются неправильными направлениями достижения (3,5 см), длинными РИТ (500 мс), указывающими на предполагаемую невнимательность или короткие РИТ (Lt;120), указывающие на ожидание.
    1. Получите время реакции (RT) для достижения движений для каждого испытания, определив время, в котором движение превысило 8% от пиковой касательной скорости.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Другие методы для определения RT могут быть использованы.
    2. Для анализа мышечной активности используйте автономные скрипты для преобразования сигналов ЭМГ в микровольты источника, удаления любых смещений постоянного тока, исправления сигнала EMG и фильтрации сигнала с помощью 7-балльного среднего фильтра.
    3. Используйте анализ характеристик приемника-операции тайм-ряда (ROC) для обнаружения присутствия и задержки SLR6,7.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Могут быть использованы альтернативные методы определения заблокированного по времени характера активности SLR.
      1. Для выполнения анализа времени СЕРИИ ROC, сегрегация данных ЭМГ на основе стороны целевой презентации и пробного состояния(рисунок 1a показывает левые и правые данные для про-достижения).
      2. Рассчитайте площадь под кривой ROC для двух популяций, для каждого образца (1 мс) от 100 мс до 300 мс после целевой презентации (например, рисунок 2c).
        ПРИМЕЧАНИЕ: Значение ROC 0,5 указывает на вероятность дискриминации, в то время как значения 1 или 0 указывают на совершенно правильную или неправильную дискриминацию по отношению к целевому представлению, соответственно.
      3. Определите задержку дискриминации как первую из 8 из 10 последовательных точек, которые превысили значение 0,6(рисунок 2c, указанный вертикальными красными или синими линиями).
        ПРИМЕЧАНИЕ: Порог, и количество точек, превышающих порог может измениться в зависимости от качества и количества поверхностных или внутримышечных записей ЭМГ, и анализ загрузки могут быть использованы для объективного определения интервалов доверия. Прошлые работы показали, что значение 0,6 приравнивается примерно к 95% доверию интервал12.
    4. Чтобы определить наличие SLR на про-достижения испытаний, используйте RT-сплит-анализ (см. рисунок 18), в котором шаги 4.1.3.2 и 4.1.3.3.3 выполняются отдельно на ранней и поздней половине достигает на основе RT (Рисунок 1a фиолетовые испытания, и зеленые испытания).
      1. Участок раннего времени дискриминации и означает, рано RT как один момент, то сюжет конце дискриминации времени и означает конце RT в качестве второго пункта на том же участке. Соедините эти две точки с линией(рисунок 1c). SLR обнаруживается, когда наклон этой линии превышает 67,5 ".
        ПРИМЕЧАНИЕ: Для этой линии, наклон 90 "будет означать, что EMG дискриминации раз прекрасно заблокированы для стимулирования презентации (как EMG деятельность инициируется с той же задержкой, независимо от последующего времени движения), в то время как склон 45 "будет означать, что EMG дискриминации прекрасно заблокированы для движения начала. На практике, отрезанный склон 67,5 "(на полпути между 45 "и 90") используется для обнаружения того, SLR присутствовал (склон так как это указывает на то, что активность ЭМГ более заблокирована для стимулирования, а не для начала движения.
    5. Если присутствие SLR определено, определите задержку SLR по задержке дискриминации во всех судебных процессах (4.1.3.3).
    6. Определите величину SLR как разницу между левыми и правыми средними следами ЭМГ (например, рисунок 2c темно-красный по сравнению с светло-красными следами, или темно-синие и светло-голубые следы) от задержки SLR до 30 ms после дискриминации задержки.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Значения времени величины могут быть расширены или сокращены.

Результаты

Стимул заблокирован ответы (SLRs) являются краткие всплески мышечной активности время заблокировано на стимул начала, которые развиваются задолго до большего залпа мышечной набора, связанные с движением начала. Запираемый временем характер SLR произвел 'бандирование' мышечной активност?...

Обсуждение

Люди имеют замечательную способность, когда это необходимо, для создания быстрых, визуально управляемых действий на решетки, которые приближаются к минимальным афферентным и эфферентным задержкам проведения. Ранее мы описали стимул-заблокированных ответов (SLRs) на верхней конечности ?...

Раскрытие информации

Авторов нечего раскрывать.

Благодарности

Эта работа поддерживается грантом Discovery BDC от Совета по естественным наукам и инженерным исследованиям Канады (NSERC; RGPIN 311680) и операционный грант BDC от Канадских институтов медицинских исследований (CIHR; MOP-93796). RAK была поддержана стипендией для выпускников Онтарио, а ALC была поддержана грантом NSERC CREATE. Экспериментальный аппарат, описанный в этой рукописи, был поддержан Канадским фондом инноваций. Дополнительная поддержка была сшата Канадским фондом первого научного мастерства (BrainsCAN).

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
Bagnoli-8 Desktop Surface EMG SystemDelsys Inc.Another reaching apparatus may be used
Kinarm End-Point RobotKinarm, Kingston, Ontario, CanadaAnother reaching apparatus may be used
MATLAB (version R2016a) Stateflow and Simulink applicationsThe MathWorks, Inc., Natick, Massachusetts, United States
PROPixx projectorVPIXX Saint-Bruno, QC, CanadaThis is a custom built addon for the Kinarm. Other displays may be used.
Resolution: 1920 x 1080. Standard viewing monitors may also be used.

Ссылки

  1. Veerman, M. M., Brenner, E., Smeets, J. B. J. The latency for correcting a movement depends on the visual attribute that defines the target. Experimental Brain Research. 187 (2), 219-228 (2008).
  2. Soechting, J. F., Lacquaniti, F. Modification of trajectory of a pointing movement in response to a change in target location. Journal of Neurophysiology. 49 (2), 548-564 (1983).
  3. Day, B. L., Lyon, I. N. Voluntary modification of automatic arm movements evoked by motion of a visual target. Experimental Brain Research. 130 (2), 159-168 (2000).
  4. Gaveau, V., et al. Automatic online control of motor adjustments in reaching and grasping. Neuropsychologia. 55 (1), 25-40 (2014).
  5. Day, B. L., Brown, P. Evidence for subcortical involvement in the visual control of human reaching. Brain A Journal of Neurology. 124, 1832-1840 (2001).
  6. Pruszynski, A. J., et al. Stimulus-locked responses on human arm muscles reveal a rapid neural pathway linking visual input to arm motor output. European Journal of Neuroscience. 32 (6), 1049-1057 (2010).
  7. Corneil, B. D., Olivier, E., Munoz, D. P. Visual responses on neck muscles reveal selective gating that prevents express saccades. Neuron. 42 (5), 831-841 (2004).
  8. Wood, D. K., Gu, C., Corneil, B. D., Gribble, P. L., Goodale, M. A. Transient visual responses reset the phase of low-frequency oscillations in the skeletomotor periphery. European Journal of Neuroscience. 42 (3), 1919-1932 (2015).
  9. Gu, C., Wood, D. K., Gribble, P. L., Corneil, B. D. A Trial-by-Trial Window into Sensorimotor Transformations in the Human Motor Periphery. Journal of Neuroscience. 36 (31), 8273-8282 (2016).
  10. Kozak, R. A., Kreyenmeier, P., Gu, C., Johnston, K., Corneil, B. D. Stimulus-locked responses on human upper limb muscles and corrective reaches are preferentially evoked by low spatial frequencies. eNeuro. 6 (5), (2019).
  11. Kowler, E. Cognitive expectations, not habits, control anticipatory smooth oculomotor pursuit. Vision Research. 29 (9), 1049-1057 (1989).
  12. Goonetilleke, S. C., et al. Cross-species comparison of anticipatory and stimulus-driven neck muscle activity well before saccadic gaze shifts in humans and nonhuman primates. Journal of Neurophysiology. 114 (2), 902-913 (2015).
  13. Franklin, D. W., Reichenbach, A., Franklin, S., Diedrichsen, J. Temporal evolution of spatial computations for visuomotor control. Journal of Neuroscience. 36 (8), 2329-2341 (2016).
  14. Krekelberg, B., Vatakis, A., Kourtzi, Z. Implied motion from form in the human visual cortex. Journal of Neurophysiology. 94 (6), 4373-4386 (2005).
  15. Gribble, P. L., Everling, S., Ford, K., Mattar, A. Hand-eye coordination for rapid pointing movements: Arm movement direction and distance are specified prior to saccade onset. Experimental Brain Research. 145 (3), 372-382 (2002).
  16. Paré, M., Munoz, D. P. Saccadic reaction time in the monkey: advanced preparation of oculomotor programs is primarily responsible for express saccade occurrence. Journal of Neurophysiology. 76 (6), 3666-3681 (1996).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

162

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Исследования

Образование

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены