Name: combining multiple data acquisition systems to study corticospinal output and multi-segment biomechanics
Uploaded: 2016-01-09T13:00:01
Description: Watch this Scientific Journal Video about Combining Multiple Data Acquisition Systems to Study Corticospinal Output and Multi-segment Biomechanics at JoVE.com

The authors thank funding from the Natural Sciences and Engineering Research Council to AJN.

NOT: aşağıdaki protokol deneyler çeşitli uygulanabilir. Aşağıda bir bilgisayar monitöründe görüntülenen altı mekansal hedefler birine görsel güdümlü kol ulaşan görevi içeren bir deney ile ilgili detaylar. TMS, kortikospinal uyarılabilirliği prob, hareketin ortaya çıkan ya Analog sinyaller tarafından tetiklenir (yani, EMG veya electrogoniometer giriş) veya süpürme tabanlı veri toplama yazılımı üretilen dijital sinyaller. Bu çalışma Helsinki Bildirgesi uyarınca McMaster Araş...

<ol>
	<li>Chen, R., Yung, D., Li, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organization+of+ipsilateral+excitatory+and+inhibitory+pathways+in+the+human+motor+cortex.">Organization of ipsilateral excitatory and inhibitory pathways in the human motor cortex.</a> J Neurophysiol. 89 (3), 1256-1264 (2003).</li><li>Criswell, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Cram's Introduction to Surface Electromyorgaphy. , (2011).</li><li>Di Lazzaro, 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=The+physiological+basis+of+transcranial+motor+cortex+stimulation+in+conscious+humans.+Magnetic+stimulation:+motor+evoked+potentials.+The+International+Federation+of+Clinical+Neurophysiology.">The physiological basis of transcranial motor cortex stimulation in conscious humans. Magnetic stimulation: motor evoked potentials. The International Federation of Clinical Neurophysiology.</a> Clin. Neurophysiol. 115 (2), 255-266 (2004).</li><li>Ferbert, A., 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=Interhemispheric+inhibition+of+the+human+motor+cortex.">Interhemispheric inhibition of the human motor cortex.</a> J Physiol. 453, 525-546 (1992).</li><li>Hallett, M. <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:+a+primer.">Transcranial magnetic stimulation: a primer.</a> Neuron. 55 (2), 187-199 (2007).</li><li>Huang, Y. Z., Edwards, M. J., Rounis, E., Bhatia, K. P., Rothwell, 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=Theta+burst+stimulation+of+the+human+motor+cortex.">Theta burst stimulation of the human motor cortex.</a> Neuron. 45 (2), 201-206 (2005).</li><li>Jacobs, M., Premji, A., Nelson, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasticity-inducing+TMS+protocols+to+investigate+somatosensory+control+of+hand+function.">Plasticity-inducing TMS protocols to investigate somatosensory control of hand function.</a> Neural Plast. , 350574 (2012).</li><li>Kujirai, T., 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=Corticocortical+inhibition+in+human+motor+cortex.">Corticocortical inhibition in human motor cortex.</a> 471, 501-519 (1993).</li><li>Miller, D., Nelson, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Biomechanics of Sport: A Research Approach. , (1973).</li><li>Nussbaum, M. A., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heuristics+for+locating+upper+extremity+joint+centres+from+a+reduced+set+of+surface+markers.">Heuristics for locating upper extremity joint centres from a reduced set of surface markers.</a> Human Movement Sciences. 19, 797-816 (2000).</li><li>Rossini, P. M., 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=Non-invasive+electrical+and+magnetic+stimulation+of+the+brain,+spinal+cord+and+roots:+basic+principles+and+procedures+for+routine+clinical+application.+Report+of+an+IFCN+committee.">Non-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord and roots: basic principles and procedures for routine clinical application. Report of an IFCN committee.</a> Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 91 (2), 79-92 (1994).</li><li>Winter, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Biomechanics and Motor Control of Human Movement. , (2009).</li><li>Zatsiorsky, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Kinetics of Human Motion. , (2002).</li></ol>

The present manuscript details an innovative method to integrate TMS and motion capture systems in the context of a visuo-motor task. To make rapid and meaningful advances in the study of human motor control, it is essential that methodologies allow for precise communication across multiple hardware and software systems. The paradigm presented could be used to study a variety of research interests including the cortical contribution to motor learning, the neurophysiology of motor control, and multi-joint movement contr...

Transkranial manyetik stimülasyon (TMS) fonksiyonel bağlantı prob gibi tekli ve çoklu bakliyat, çift-site uyarılması olarak kortikal fonksiyon anlamak için kullanılan çeşitli TMS protokolleri vardır. 3,5 insan korteksi uyarmak için invaziv olmayan bir yöntemdir ve tekrarlayan darbeler sinir plastisitesini teşvik etmek. 4,6-8 TMS protokolleri de nöral rehabilitasyon stratejilerini insan kortikal süreçlerin mevcut anlayışı ilerletmek ve kılavuz kombine edilebilir. Korteks stimüle etmeye ek olarak, TMS kortikospinal sistemi veya beyincik uyarılması ile alt kortikal işlevi anlamak için kullanılabilir. Şu anda TMS araştırma karşılaştığı en büyük teknik zorluklardan biri insanlarda hedefe yönelik istemli hareketi sırasında kortikal alanların rolünü incelemek için yeteneğidir. Birkaç düşünceler bu teknik meydan katkıda bulunur. İlk olarak, TMS teslim gerçek zamanlı insan hareket c ile kombine edilmelidirApture. Bu şekilde, TMS darbeler karmaşık bir hareket incelemek için bir zaman kilitli bir yaklaşım temin eden bir hareket serisi içinde özellikleri ile teslim veya tetiklenebilir. Motor kontrolünü desteklemek beyin-davranış ilişkileri anlayışı ilerletmek, hangi ilerledikçe İkincisi, TMS teslimat ve hareket yakalama entegre kompleks hareketinin ayrıntılı karakterizasyonu izin verir. Şu anda, kapsamlı olarak TMS ve hareket yakalama yöntemleri entegre geçen herhangi bir ticari alanda kullanılan sistemler mevcut bulunmaktadır. Motor kontrolü alanında nörologlar, bu boşluk genellikle birden fazla yazılım ve donanım, veri toplama ve dağıtım sistemleri entegre etmek, teknik zorlukları zaman alıcı çevirir. Bu teknik sınırlama da üst ekstremite içeren dinamik çoklu eklem hareketlerinin araştırmaya adanmış seyrek araştırma sonuçlandı. TMS, insan motor kontrol alanını ilerletmek için, bu kortikal fonksiyon karmaşık insan hareketi sırasında tanınacak şarttır. <p class = &quot;jove_content&quot;&gt; etkin bir toplama sistemi, gerçek zamanlı eşzamanlı TMS ve hareket yakalama izin vermeli, TMS ve hareket yakalama yöntemlerini entegre etmek. İkincisi, sistem hareketi kinematik incelemek için uygun olmalıdır (yani., Hareketin tanımı), hareket kinetik (yani., O neden hareket zorlar) ve kas aktivitesi. Üçüncü olarak, sistem bu hareket özellikleri TMS darbeleri senkronize etmek ve karmaşık hareket özelliklerine göre ölçütlere tarafından tetiklenebilir gerekir. Böyle bir sistem kortikal fonksiyon ve kinematik ve hareket kinetik arasında önemli bir bağlantı sağlayacaktır. Bu yazıda TMS ve hareket yakalama yöntemlerini entegre benzersiz bir yaklaşım ayrıntıları. Bu yaklaşım, karmaşık çok eklem hareketlerinin mekaniği detaylı analiz sağlar, ve hareketin (yani, kinematik, kinetik, veya kas aktivitesi) belirli özellikleri tarafından tetiklenen TMS bakliyat otomatik kontrol izin verir. Bundan başka, bu veriler, AKAuisition sistemi TMS ve hareket yakalama görsel-motor ya da sensorimotor görevleri gerektiren deneysel paradigmalar ile entegre edilmesi için izin verir. Bu yazıda TMS ve insan hareketi toplama ve analiz birleştirerek amacıyla sık kullanılan hareket yakalama donanım ve yazılım sistemleri entegre etmek yenilikçi bir yaklaşım ayrıntıları. Veriler düzlemsel çok ortak hareketi sırasında insan kortikal işleyişi örnek bir çalışma olarak sunulmuştur. Deney gerçekleştirmek için gerekli yazılım scriptler yüklenebilir.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="626">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Polhemus FASTRAK</td>
			<td style="width:124px;">Polhemus Inc.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">6 degrees of freedom electromagnetic motion tracking device with 4 sensors</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Presentation</td>
			<td style="width:124px;">Neurobehavioural Systems Inc.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>A fully programmable software for experiments involving data acquisition and stimulus delivery</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Cutom built Exoskeleton</td>
			<td style="width:124px;">80/20 Inc. - The industrial erector set</td>
			<td style="width:119px;">Varies</td>
			<td>Various parts used to build the exoskeleton</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Brainsight</td>
			<td style="width:124px;">Rogue Research Inc.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Neuronavigation software to track coil position throughout the experiment</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

combining multiple data acquisition systems to study corticospinal output and multi-segment biomechanics

Transcranial magnetic stimulation techniques allow for an in-depth investigation into the neural mechanisms that underpin human behavior. To date, the use of TMS to study human movement, has been limited by the challenges related to precisely timing the delivery of TMS to features of the unfolding movement and, also, by accurately characterizing kinematics and kinetics. To overcome these technical challenges, TMS delivery and acquisition systems should be integrated with an online motion tracking system. The present manuscript details technical innovations that integrate multiple acquisition systems to facilitate and advance the use of TMS to study human movement. Using commercially available software and hardware systems, a step-by-step approach to both the hardware assembly and the software scripts necessary to perform TMS studies triggered by specific features of a movement is provided. The approach is focused on the study of upper limb, planar, multi-joint reaching movements. However, the same integrative system is amenable to a multitude of sophisticated studies of human motor control.

Şekil 3, tek bir deneme sonuçları görüntüler. Bu çalışmada, Şekil 3A katılımcının ilk pozisyonunu gösterir ve işitsel &#39;&#39; gitmek işaret sonra, katılımcı hedefinin (yani., Nihai pozisyon) mümkün olduğunca çabuk ve doğru bir şekilde taşındı. Süpürme tabanlı veri toplama yazılımı biseps kasının EMG başlangıcı dayalı bir TMS darbe tetikledi. Bu görevin yerine getirilmesi sırasında belirli bir saatte...

Watch this Scientific Journal Video about Combining Multiple Data Acquisition Systems to Study Corticospinal Output and Multi-segment Biomechanics at JoVE.com

Combining Multiple Data Acquisition Systems to Study Corticospinal Output and Multi-segment Biomechanics

The use of transcranial magnetic stimulation (TMS) to study human motor control requires the integration of data acquisition systems to control TMS delivery and simultaneously record human behavior. The present manuscript provides a detailed methodology for integrating data acquisition systems for the purpose of investigating human movement via TMS.

Çoklu Veri Toplama Sistemleri Birleştirilmesi kortikospinal Çıkışı ve Multi-segment Biyomekanik Eğitim için

Transcranial magnetic stimulation techniques allow for an in-depth investigation into the neural mechanisms that underpin human behavior. To date, the use ...

Research

JoVE Journal

Behavior

Assessment and Evaluation of the High Risk Neonate: The NICU Network Neurobehavioral Scale

Değerlendirme ve Yüksek Riskli Yenidoğan Değerlendirilmesi: YYBB Ağ Nörodavranışsal Ölçeği

There has been a long-standing interest in the assessment of the neurobehavioral integrity of the newborn infant.  The NICU Network Neurobehavioral Scale ...

Simultaneous Scalp Electroencephalography (EEG), Electromyography (EMG), and Whole-body Segmental Inertial Recording for Multi-modal Neural Decoding

Simultaneous Scalp Electroencephalography EEG, Electromyography EMG, and Whole-body Segmental Inertial Recording for Multi-modal Neural Decoding

Eşzamanlı Derisi Elektroensefalografi (EEG), elektromiyografi (EMG) ve Multi-modal Sinir kod çözme için Tüm vücut bölüm Ataletsel Kayıt

Recent  studies support the involvement of supraspinal networks in control of bipedal  human walking. Part of this evidence  encompasses studies, ...

Corticospinal Excitability Modulation During Action Observation

Eylem Gözlemi Sırasında Kortikospinal Uyarilebilirlik Modülasyonu

This study used the transcranial magnetic stimulation/motor evoked potential (TMS/MEP) technique to pinpoint when the automatic tendency to mirror someone ...

Functional Near Infrared Spectroscopy of the Sensory and Motor Brain Regions with Simultaneous Kinematic and EMG Monitoring During Motor Tasks

Motorlu Görevler sırasında Eşzamanlı Kinematik ve EMG İzleme ile Duyusal ve Motor Beyin Bölgeleri Fonksiyonel Yakın Kızılötesi Spektroskopisi

There are several advantages that functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) presents in the study of the neural control of human movement. It is ...

Assessing the Multiple Dimensions of Engagement to Characterize Learning: A Neurophysiological Perspective

Nişan Çoklu Boyutları değerlendirilmesi Öğrenme karakterize etmek: Bir Nörofizyolojik Perspektif

In a recent theoretical synthesis on the concept of engagement, Fredricks, Blumenfeld and Paris1 defined engagement by its multiple dimensions: ...

Acquisition of a High-precision Skilled Forelimb Reaching Task in Rats

Nitelikli ön ayakları Sıçanlarda Görev ulaşan bir Yüksek hassasiyet Edinme

Movements are the main measurable output of central nervous system function. Developing behavioral paradigms that allow detailed analysis of motor ...

Using Gold-standard Gait Analysis Methods to Assess Experience Effects on Lower-limb Mechanics During Moderate High-heeled Jogging and Running

Orta yüksek topuklu koşu ve çalıştırma sırasında alt ekstremite mekanik etkisi deneyimi değerlendirmek için altın standart yürüyüş analiz yöntemlerini kullanma

A limited number of studies have explored lower-limb biomechanics during high-heeled jogging and running, and most studies have failed to clarify the ...

Reversible Cooling-induced Deactivations to Study Cortical Contributions to Obstacle Memory in the Walking Cat

Kortikal katkıları engel bellek yürüyen kedi içinde çalışmaya geri dönüşümlü soğutma kaynaklı deaktivasyon

On complex, naturalistic terrain, sensory information about an environmental obstacle can be used to rapidly adjust locomotor movements for avoidance. For ...

Combining Quantitative Food-intake Assays and Forcibly Activating Neurons to Study Appetite in Drosophila

Combining Quantitative Food-intake Assays and Forcibly Activating Neurons to Study Appetite in Drosophila

Nicel gıda alımı deneyleri birleştirerek ve zorla iştah Drosophila içinde çalışmaya nöronların aktive

Food consumption is under the tight control of the brain, which integrates the physiological status, palatability, and nutritional contents of the food, ...