Name: using a split-belt treadmill to evaluate generalization of human locomotor adaptation
Uploaded: 2017-08-23T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Using a Split-belt Treadmill to Evaluate Generalization of Human Locomotor Adaptation at JoVE.com

Detta arbete har finansierats av en amerikansk hjärtat Association vetenskapsman utveckling Grant (#12SDG12200001) till E. Vasudevan. R. Hamzeys nuvarande tillhörighet är Institutionen för maskinteknik, Boston University, Boston, MA, USA. E. Kirks nuvarande tillhörighet är MGH Institute av vårdyrken Institutionen för sjukgymnastik.

alla förfaranden har godkänts av den institutionella Review Board vid Stony Brook University.
 1. experimental Set-up Obs: se Kompletterande fil 1-definitioner för definitioner av gemensamma termer som används i split-bälte löpband experiment.
<ol><li>Skärmen alla deltagare för tidigare erfarenhet med split-bälte löpbandet. 
	Obs: Människor har visat att homogenisera snabbare till split-bälte löpbandet efter en tidigare exponer...

Många studier har nu visat att människor anpassa gait samordning på en split-bälte löpband för att återställa symmetri i interlimb samordningsparametrar som steglängd och support för double varaktighet. När promenader naturförhållanden är återställd följande split-bälte promenader, fortsätta deltagarna använda anpassade gait mönster, leder till efterverkningar som måste vara okunniga för att återgå till normala promenader samordning. Forskare använder främst anpassning takt och efter effekt amp...

En split-bälte löpband har två remmar som kan köra varje ben i olika hastighet eller i en annan riktning. Denna enhet användes först över 45 år sedan som ett verktyg för att studera samordning mellan benen (dvs, interlimb samordning) under promenader1. Detta och andra tidiga studier används främst katter som en experimentell modell1,2,3, men insekter fanns också studerade4. De första utredningarna av split-bälte locomotion i mänskliga spädbarn och vuxna publicerades 1987 och 1994, respektive5,6. Dessa inledande studier i både mänskliga och icke-mänskliga djur undersökte mestadels kortsiktiga (dvsomedelbar) justeringar i interlimb samordning för att bevara stabiliteten och framåt progression när benen drivs med olika hastigheter. En 1995 studie konstaterade att längre perioder (flera minuter) av split-bälte walking försämras förmågan hos vuxna människor att korrekt uppfatta löpband bälte hastighet och göra justeringar att utjämna hastigheter på varje sida. Detta tyder på att den sensomotoriska kartläggningen av promenader hade varit omkalibrerade7. Det var dock inte förrän 2005 att först detaljerade kinematisk rapport av mänskliga motoriska anpassning över 10 minuter av split-bälte löpband walking var publicerade8.
Motor anpassning avser en fel-driven process under vilken justeras sensomotoriska mappningar av väl inlärda rörelser som svar på en ny, förutsägbar efterfrågan9. Det är en form av motoriskt lärande som sker över en förlängd praktik period (minuter till timmar) och resultat i efterverkningar, som kan förändringar i rörelse mönstret när efterfrågan tas bort eller villkor återgå till det normala. Exempelvis orsakar gå på split-bälten initialt människor att gå med asymmetrisk interlimb samordning, som liknar en hälta. Över flera minuter av split-bälte promenader anpassa människor deras vandrande samordning så att deras rörelser blir mer symmetriska. När två bälten återvänder därefter till samma hastighet (dvs. bundet-bälten), demonstrera således återställa normala promenader förhållanden, människor efterverkningarna av promenader med asymmetrisk samordning. Dessa efterverkningar måste anpassas aktivt de eller okunniga över flera minuter av bundna-bälte promenader innan normala promenader samordning är restaurerade8.
Efter den 2005 Reisman o.a. 8 kinematisk analys av split bälte promenader i människor, användningen av split-bälte löpbandet i publicerad forskning har ökat cirka tio gånger jämfört med det föregående årtiondet. Varför är split-bälte löpbandet allt populärare som en experimentell verktyg? Split-bälte förflyttningar är tydligt ett laboratorium uppgift – den närmaste verkliga analogt att vrida eller promenader i en snäv cirkel, men split-bälte löpbandet inducerar en mycket mer extrem version av svarvning, med ena benet drivs två till fyra gånger snabbare än den andra. Det faktum att split-bälte löpbandet är en mycket ovanlig gångavstånd uppgift erbjuder flera fördelar för att studera motoriskt lärande. Det första är romanen för de flesta oavsett ålder och oberoende av walking erfarenhet; Det är lätt att skärmen experimentella deltagare för nyhet split-bälte Walking. Split-bälte löpbandet inducerar andra betydande förändringar i interlimb samordning som inte löses snabbt. De relativt långsamma priserna av anpassning och avinstallation anpassning tillåter oss att studera hur olika utbildning insatser kan förändra dessa priser utan närmar sig ett tak. Tredje, kinematisk8,10, kinetic11,12,13,14, elektromyografisk6,15,16 , och perceptuella7,17,18,19 ändringar som sker med split-bälte löpband anpassning har varit väl studerat, har neurala kontroll av denna uppgift20 ,21,22. Med andra ord, har anpassningar till split-bälte löpbandet dokumenterat och replikeras av flera olika grupper, vilket gör detta till en välkarakteriserad motoriskt lärande aktivitet.
Under de senaste tio åren, har flera studier visat uppgift - och sammanhangsberoende arten av split-bälte anpassning. Efterverkningar efter split-bälte anpassning minskas avsevärt i amplitud om de testas under olika förhållanden från villkoret utbildning. Till exempel efterverkningar är mindre om personen flyttas till en annan miljö (t.ex., över marken promenader23), utför en annan motorisk aktivitet (t.ex., bakåt går eller springer13, ( 24), eller ens går med en hastighet som skiljer sig från hastigheten på långsammare bältet under anpassning25. Ansträngningarna att upprätta parametrar som styr generalizationen av rörelseapparaten anpassning pågår.
Syftet med denna uppsats är att beskriva ett protokoll för att använda split-bälte löpbandet för att undersöka mänskliga rörelseapparaten anpassning och generalisering av anpassade mönster till andra promenader sammanhang (dvs, olika vandrings hastigheter och miljöer). Medan det protokoll som beskrivs här är de flesta direkt härlett från det som används i Hamzey et al. 25 (figur 1en), det bör noteras att detta protokoll informerades av ett antal studier som föregick den8,23,24,26, 27,28. Metoden utvecklades ursprungligen för att testa hypotesen att upprätthålla kontinuitet i gånghastighet mellan löpbandet och över marken miljöer skulle förbättra generalisering av split-bälte går över dessa olika miljöer25. I avsnittet protokoll nedan ger vi instruktioner om hur du replikerar denna version av metoden split-bälte löpband, med noter som anger hur vissa protokollstegen kan ändras till annan metod syfte.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="997">
	<tbody>
		<tr height="220">
			<td height="220" style="height:220px;width:216px;">Split-belt treadmill</td>
			<td style="width:71px;">Woodway</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:591px;">The WOODWAY SPLIT-BELT is an advanced gate measurement and analysis tool used for synchronous or asynchronous running/walking. With its unique and innovative dual belt system, the &#34;SPLIT-BELT,&#34; provides infinitely variable speed control of each leg independently. Used for gait rehab, the gas-assisted, fully adjusted handrail options provide more room for therapists and patients.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Codamotion CX1</td>
			<td>Charmwood Dynamics, Ltd, Leicestershire, UK</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

using a split-belt treadmill to evaluate generalization of human locomotor adaptation

Förstå mekanismerna underliggande motoriskt lärande hjälper forskare och kliniker optimera gait omskolning som en del av motor rehabilitering. Dock kan att studera mänskliga rörelseapparaten lärande vara utmanande. Under spädbarnsåldern och barndomen, neuromuskulära systemet är ganska omogen, och det är osannolikt att rörelseapparaten lärande under tidiga stadier av utveckling styrs av samma mekanismer som i vuxen ålder. Av de tid människorna nå mognad, de är så skickliga på promenader att det är svårt att komma med en tillräckligt roman uppgift att studera de novo motoriskt lärande. Split-bälte löpbandet, som har två remmar som kan köra varje ben i olika takt, möjliggör studier av både kort-(dvsomedelbar) och långsiktiga (dvs.över minuter-dagar, en form av motoriskt lärande) gång ändringar som svar på en romanen förändring i gångavstånd miljön. Individer kan lätt undersökas för tidigare exponering för split-bälte löpbandet, vilket säkerställer att alla experimentella deltagare ingen har (eller motsvarande) tidigare erfarenhet. Detta dokument beskriver en typisk split-bälte löpband anpassningsprotokollet som innehåller metoder för att kvantifiera motoriskt lärande och generalisering av detta lärande till andra promenader sammanhang. En diskussion om viktiga överväganden för att utforma split-bälte löpband experiment följer, inklusive faktorer som löpband bälte hastigheter, raster och distraktorer. Dessutom kan potentiella men understudied störande variabler (t.ex., armrörelser, tidigare erfarenhet) anses i diskussionen.

Gå på en split-bälte löpband initialt orsakar stora asymmetrier i interlimb samordning. Under en period på 10-15 min återställs gradvis symmetri i många av dessa åtgärder. Detaljerade beskrivningar av hur kinematisk gångavstånd parametrar förändring över loppet av split-bälte löpband anpassning har varit publicerad någon annanstans8,10. Denna uppsats fokuserar på två åtgärder...

Watch this Scientific Journal Video about Using a Split-belt Treadmill to Evaluate Generalization of Human Locomotor Adaptation at JoVE.com

Using a Split-belt Treadmill to Evaluate Generalization of Human Locomotor Adaptation

Vi beskriver ett protokoll för att undersöka mänskliga rörelseapparaten anpassning med hjälp av split-bälte löpbandet, som har två remmar som kan köra varje ben i olika takt. Vi fokuserar särskilt på ett paradigm som syftar till att testa generalizationen av anpassade rörelseapparaten mönster till olika promenader sammanhang (t.ex., gånganalys hastigheter, promenader miljöer).

Med en Split-belt löpband att utvärdera generalisering av mänskliga rörelseapparaten anpassning

Understanding the mechanisms underlying locomotor learning helps researchers and clinicians optimize gait retraining as part of motor rehabilitation. ...

Research

JoVE Journal

Behavior

Mouse Short- and Long-term Locomotor Activity Analyzed by Video Tracking Software

Mus på kort och lång sikt rörelseaktivitet Analyzed by Video Tracking Software

Locomotor  activity (LMA) is a simple and easily performed measurement of behavior in mice  and other rodents. Improvements in video tracking software ...

Using Eye Movements to Evaluate the Cognitive Processes Involved in Text Comprehension

Använda ögonrörelser för att utvärdera de kognitiva processerna som är involverade i textförståelse

The present article describes how to use eye  tracking methodologies to study the cognitive processes involved in text  comprehension. Measuring eye ...

Behavioral and Locomotor Measurements Using an Open Field Activity Monitoring System for Skeletal Muscle Diseases

Beteende och rörelseapparaten Mätningar Använda ett öppet fält Activity Monitoring System för Skeletal Muscle Sjukdomar

The open field activity monitoring system comprehensively assesses locomotor and behavioral activity levels of mice. It is a useful tool for assessing ...

Use of the Open Field Maze to Measure Locomotor and Anxiety-like Behavior in Mice

Användning av Open Field Maze att mäta motoriskt och ångest-liknande beteende hos möss

Animal models have proven to be invaluable to researchers trying to answer questions regarding the mechanisms of behavior. The Open Field Maze is one of ...

Recording Mouse Ultrasonic Vocalizations to Evaluate Social Communication

Inspelning Mus ultraljud vocalizations att utvärdera social kommunikation

Mice emit ultrasonic vocalizations in different contexts throughout development and in adulthood. These vocal signals are now currently used as proxies ...

Visualizing Visual Adaptation

Visualisera Visual Anpassning

Many techniques have been developed to visualize how an image would appear to an individual with a different visual sensitivity: e.g., because of optical ...

The Treadmill Fatigue Test: A Simple, High-throughput Assay of Fatigue-like Behavior for the Mouse

Löpbandet Trötthet Test: En enkel, med hög kapacitet Analys av trötthet-liknande beteende för musen

Fatigue is a prominent symptom in many diseases and disorders and reduces quality of life for many people. The lack of clear pathogenesis and failure of ...

A Method to Study Adaptation to Left-Right Reversed Audition

En metod att studera anpassning till vänster-höger omvänd Audition

An unusual sensory space is one of the effective tools to uncover the mechanism of adaptability of humans to a novel environment. Although most of the ...

Using a Classroom-Based Deese Roediger McDermott Paradigm to Assess the Effects of Imagery on False Memories

Med ett klassrumsbaserade Deese Roediger McDermott Paradigm att bedöma effekterna av bilderna på falska minnen

Associated word list procedures can elicit false memories in predictable ways by inducing associative processing, thus making it harder to monitor the ...

Short Session High Intensity Interval Training and Treadmill Assessment in Aged Mice

Kort Session högintensiv intervallträning och löpband bedömning i åldern möss

High intensity interval training (HIIT) is emerging as a therapeutic approach to prevent, delay, or ameliorate frailty. In particular short session HIIT, ...