Name: measurement of spatial stability in precision grip
Uploaded: 2020-06-04T12:30:00
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니시다 티씨(기술자, 영업부, 장치 성능 재료사업부, 일본 오사카 니타 주식회사) 기술 지원에 감사드립니다.

본 논문에 있는 일련의 연구 결과는 인간 과목을 관련시키는 의학 연구를 위한 군마 대학 윤리 검토 위원회에 의해 승인되었습니다.
참고: 참가자의 포함 기준은 최소한의 힘의 사용과 엄지 와 검지 손가락으로 작업을 수행하는 기능을 이해하는 기능이었습니다. 배제 기준은 실험의 목적에 따라 선택되었다.
1. 장비 준비
<ol><li>두 개의 센서 커넥터 케이?...

<ol>
	<li>Johansson, R. S., Flanagan, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coding+and+use+of+tactile+signals+from+the+fingertips+in+object+manipulation+tasks.">Coding and use of tactile signals from the fingertips in object manipulation tasks.</a> Nature Reviews Neuroscience. 10 (5), 345-359 (2009).</li><li>Cole, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Grasp+force+control+in+older+adults.">Grasp force control in older adults.</a> Journal of Motor Behavior. 23 (4), 251-258 (1991).</li><li>Lang, C. E., Schieber, M. H., Nowak, D. A., Hermsd&#246;rfer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stroke.">Stroke.</a> Sensorimotor control of grasping. , 296-310 (2009).</li><li>Johansson, R. S., Westling, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Roles+of+glabrous+skin+receptors+and+sensorimotor+memory+in+automatic+control+of+precision+grip+when+lifting+rougher+or+more+slippery+objects.">Roles of glabrous skin receptors and sensorimotor memory in automatic control of precision grip when lifting rougher or more slippery objects.</a> Experimental Brain Research. 56 (3), 550-564 (1984).</li><li>Parikh, P. J., Cole, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Handling+objects+in+old+age:+forces+and+moments+acting+on+the+object.">Handling objects in old age: forces and moments acting on the object.</a> Journal of Applied Physiology. 112 (7), 1095-1104 (2012).</li><li>Augurelle, A. S., Smith, A. M., Lejeune, T., Thonnard, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Importance+of+cutaneous+feedback+in+maintaining+a+secure+grip+during+manipulation+of+hand-held+objects.">Importance of cutaneous feedback in maintaining a secure grip during manipulation of hand-held objects.</a> Journal of Neurophysiology. 89 (2), 665-671 (2003).</li><li>Monz&#233;e, J., Lamarre, Y., Smith, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+digital+anesthesia+on+force+control+using+a+precision+grip.">The effects of digital anesthesia on force control using a precision grip.</a> Journal of Neurophysiology. 89 (2), 672-683 (2003).</li><li>Fortier-Poisson, P., Langlais, J. S., Smith, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlation+of+fingertip+shear+force+direction+with+somatosensory+cortical+activity+in+monkey.">Correlation of fingertip shear force direction with somatosensory cortical activity in monkey.</a> Journal of Neurophysiology. 115 (1), 100-111 (2016).</li><li>Kurihara, J., Lee, B., Hara, D., Noguchi, N., Yamazaki, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+center+of+pressure+trajectory+of+the+finger+during+precision+grip+task+in+stroke+patients.">Increased center of pressure trajectory of the finger during precision grip task in stroke patients.</a> Experimental Brain Research. 237 (2), 327-333 (2018).</li><li>Noguchi, N., 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=Grip+force+control+during+object+manipulation+in+cervical+myelopathy.">Grip force control during object manipulation in cervical myelopathy.</a> Spinal Cord. , (2020).</li><li>Lee, B., Miyanjo, R., Tozato, F., Shiihara, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dual-task+interference+in+a+grip+and+lift+task.">Dual-task interference in a grip and lift task.</a> The Kitakanto Medical Journal. 64 (4), 309-312 (2014).</li></ol>

이 실험 절차는 유연한 압력 센서 시트가 정밀 그립 동안 공간 안정성을 평가하는 데 유용할 수 있다는 증거를 제공합니다. 변경된 그립력 방향은 손가락 미끄러짐과 같은 공간 불안정을 파악하는 것을 나타냅니다. 그러나, 기존 로드 셀 형 힘 방향 계측기는 자연스러운 그립 이동을 보장하는 측면에서 한계가 있다. 이러한 기술적 문제를 해결하기 위해 생체 역학 적 관계를 기반으로 손가락 펄프?...

힘 제어는 정밀 그립의 기본 기초입니다. 파워 그립과 비교하여 정밀 그립은 물체를 조작하는 기능을 반영하는 최소한의 힘 출력을 평가합니다. 여러 감각 모터 시스템은 정밀 그립에 기여합니다. 예를 들어 그립 및 리프트 작업 중에 시각적 정보를 통해 개체의 크기와 모양을 인식할 수 있습니다. 손끝이 물체에 닿은 후, 촉각 신호가 체감각 피질로 전달되어 정밀 그립력을 조절합니다. 그립력(GF)은 손끝이 물체와 접촉할 때 생성되며, 리프팅 단계1동안 증가한다. 물체가 공기 중의 목표 높이에 접근하면 건강한 젊은 성인은 최소한의 GF를 생성하여 손가락 펄프에서 분리 입력을 최적화하고 에너지를 절약합니다. 한편, 노인은 큰 그립력을 사용하여 물체가 그립2에서미끄러지지 않도록 합니다. 뇌졸중 환자에서는 그립력의 발병이 지연되고 감각 및 모터 적자로 인해 안전 마진을 조정할 수있는 능력이 손상됩니다. 과장된 그립력은 감각및 모터 적자를 보상하기 위한 전략적 대응으로 간주됩니다3.
정밀 그립에서 GF 제어를 측정하는 표준 프로토콜은 1980 년대4에서요한슨과 웨스트링에 의해 제안되었다. 부하와 그립력을 동시에 모니터링하는 장치를 개발했습니다. 그 이후로, GF 진폭과 그 시간적 조절은 정밀 그립에 대한 수많은 연구에서 전형적인 운동 매개 변수로 사용되었습니다. 또 다른 운동 매개 변수는 힘 방향5입니다. 힘 방향은 그립과 리프트 힘의 조합으로 인해 발생합니다. 안정적인 정밀 그립을 유지하기 위해서는 엄지손가락과 검지 손가락 사이에 제대로 지시된 그립및 리프트 힘이 생성되어야 하며, 이탈된 힘 방향은 공간 불안정을 유발할 수 있다. 다양한 로드 셀 형 힘 방향 계측기는 잡기 연구에 사용되지만, 이러한 계측기는 일상 생활에 사용되는 다양한 크기와 모양의 물체를 조작하는 그립 력 제어를 모니터링하는 측면에서 한계가 있습니다. 따라서 그립 력 제어와 일일 기능 간의 관계를 조사하기 위해서는 유연하고 부착 가능한 센서가 필수적입니다.
이 프로토콜의 목적은 분산된 힘 방향이 압력 센터(COP) 교체를 유발하는 생체 역학 적 관계에 기초하여 물체를 조작하는 동안 손가락 힘 방향을 간접적으로 평가하는 것이다. COP는 모든 힘의 중심이며 센서 시트에서 힘이 어떻게 균형을 이루는지를 나타냅니다. 그립 력 제어를 평가하기 위해 COP의 사용은 먼저 Augurelle 외 에 의해제안되었다. 6. 그들은 코핀 피드백의 역할을 조사하기 위해 COP 변위를 모니터링하고 탈피 된 COP가 디지털 마취 후 발생했다는 것을 발견했습니다. 그러나, COP 변위는 그들의 연구 결과에서 수직으로만 감시되었습니다; 따라서 3차원 공간에서 의 COP 변위가 적절히 평가되지 않았다. 이러한 한계를 해결하기 위해 얇고 유연하며 높은 공간 분해능 압력 센서 시트가 COP.비교적 높은 공간 해상도 센서(cm2당 60~100점)를 측정하여 그립력 제어를 측정하였으나최근공간 해상도(cm2당 248점)를 측정하여 공간 안정성을 정량화하는 파라미터로서 COP 궤적을 측정할 수 있도록 하였다. 이 논문은 실험 적인 절차를 설명하고 손가락 COP가 잡기의 생리학 및 병리 생리학의 이해에 어떻게 기여하는지 설명합니다.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Alcohol swab</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Wipe participant&#8217;s finger pulps</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Compressor</td>
			<td>Nitta Corporation</td>
			<td></td>
			<td>Apply pressure to the sensor seats</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Computer</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Controller of compressor</td>
			<td>Nitta Corporation</td>
			<td></td>
			<td>Use to manupirate the compressor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Double-sides tapes</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Use to attach the sensorseats to the iron cube</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iron cube</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>150-250g, 30&#215;30&#215;30 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensor connector</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Connect the sensorseats to computer.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensor sheet</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Pressure Mapping Sensor 5027, Tekscan, South Boston, MA, 50 USA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Setting stand</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Set the iron cube on it during the measurement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Software; I-SCAN 5027, Ver. 7.51</td>
			<td>Nitta Corporation</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Table</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Use for the measurement</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measurement of spatial stability in precision grip

프로토콜의 목적은 분산 된 힘 방향이 압력 의 중심 (COP) 교체를 일으키는 생체 역학 적 관계에 따라 핸드헬드 물체를 조작하는 동안 손가락 힘의 방향을 간접적으로 평가하는 것이다. 이를 평가하기 위해 얇고 유연하며 높은 공간 해상도 압력 센서 시트가 사용됩니다. 이 시스템은 힘 진폭과 시간적 조절 외에도 COP 궤적을 측정할 수 있습니다. 일련의 실험은 증가된 궤도 길이가 뇌졸중 환자의 감각 운동 적자를 반영하고, COP 궤적을 감소시키는 것은 노인의 손 그립에서 물체가 미끄러지는 것을 피하기 위한 보상 전략을 반영한다는 것을 발견했습니다. 또한, 이중 작업 간섭에 의해 COP 궤도도 감소될 수 있습니다. 이 문서는 실험 적인 절차를 설명 하 고 손가락 COP 파악의 생리학 및 병리 생리학의 이해에 기여 하는 방법에 대해 설명 합니다.

여러 연구는 개체의 조작 중에 손가락 력을 측정하기 위해 실험 프로토콜과 두 개의 운동 매개 변수 (COP 궤적 및 GF)를 도입했다. 이전 연구에서는, 뇌졸중 환자에서 COP 궤적 증가 발견9. 자궁 경부 골수증 환자에서, GF는 칼압력 임계값 및 상부 말단기능(10)과상관관계가 있다. 건강한 젊은 피험자에서, GF는 인지 간섭으로 증가11. 유사한 과장된 GF...

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Measurement of Spatial Stability in Precision Grip

이 프로토콜의 목표는 정밀 그립에서 공간 안정성을 반영하기 위해 고공간 해상도 센서 시트를 사용하여 압력(COP) 교체의 중심을 측정하는 것입니다. 이 프로토콜의 사용은 사람의 생리학 및 병리 생리학의 더 큰 이해에 기여할 수 있었습니다.

정밀 그립의 공간 안정성 측정

The purpose of the protocol is to indirectly evaluate the direction of the finger force during manipulation of a handheld object based on the ...

그립포스 제어에 대한 포괄적인 이해를 얻으려면 손가락 힘 방향을 평가하는 것이 중요합니다. 정밀 도면에서 공간 안정성을 측정하고 임상 환경에서 손가락 힘 방향을 평가하기 위한 새로운 간단한 기술을 제안합니다. 절차를 시연하는 것은 우리 실험실에서 박사 과정 학생인 테시마 료토(Ryoto Teshima)가 될 것입니다.분석을 시작하기 전에 두 개의 센서 커넥터 케이블을 컴퓨터의 USB 포트에 연결하고 하나의 센서 커넥터에 연결된 레버를 당겨 센서 탭을 삽입 슬롯에 삽입할 수 있도록 합니다. 연결된 레버를 원래 위치로 반환하고 컴퓨터에서 센서 소프트웨어를 엽니다. 센서 시트가 올바르게 연결되어 있으면 실시간 압력 분포 맵이 모니터에 나타납니다.압력을 조정하려면 센서 시트의 감지 영역을 압축기 장비에 하나씩 삽입하고 압축기 컨트롤러의 공기 밸브를 켭니다. 압력을 적용하고 레귤레이터를 적절한 부하 값으로 조정합니다. 압력이 적용되는 동안 도구 및 평형을 선택하고 평형 1을 클릭하고 평형 대화 상자에서 시작합니다.창의 평형의 색상은 회색으로 변경되어야합니다. 평형의 끝에서 Eq.File 저장을 선택하고 파일 이름을 입력하고 저장을 클릭하여 평형을 저장합니다. 확인을 클릭합니다.응용 힘 상자의 뉴턴에서 로드 값을 입력하려면 도구 및 교정을 선택하고 추가를 클릭합니다. 교정 이 제대로 수행된지 확인하기 위해 시작 및 교정 결과를 확인합니다. 여기서, 뉴턴 값은 134.33이고 로드된 셀의 값은 사용되는 센서 시트의 값과 일치한다.그런 다음 SaveCal을 클릭합니다. 파일을 입력하고 저장을 클릭하여 교정을 저장합니다. 3~5밀리미터 길이의 양면 테이프를 철 큐브의 네 모서리에 놓습니다.테이프를 사용하여 두 센서 시트의 압력에 민감한 부품을 철 큐브의 양쪽에 부착하고 테이블 위에 철 큐브를 놓습니다. 측정을 위해 장치를 설정합니다. 그런 다음 소프트웨어에서 평형 및 교정 파일을 엽니다.측정 환경을 정렬한 후 소프트웨어에서 옵션 및 획득 매개 변수를 선택합니다. 데이터 수집 매개 변수 대화 상자에서 동영상 프레임 상자에 36, 000, 기간 상자에 0.01, 주파수 상자에 100을 입력하고 확인을 클릭합니다. 측정을 수행하기 위해 참가자가 테이블 앞에 앉아서 테이블 높이를 참가자의 어깨 관절 벼룩에 0도, 90도 팔꿈치 관절 벼룩 위치를 조정하게 한다.다리미 큐브와 설정 스탠드를 참가자로부터 30센티미터, 테이블의 중간 처질 평면에 놓고, 술 면봉이나 수건으로 참가자의 손가락 펄프를 닦아냅니다. 참가자에게 엄지와 검지 손가락으로 최소한의 힘을 사용하여 센서 시트가 부착된 철 큐브의 양쪽을 파악하고 설정 스탠드 에서 약 5센티미터 높이의 큐브를 들어 올리라고 지시합니다. 5~7초 동안 들고 설정 스탠드에 다시 놓습니다.참가자가 준비되면 기록 및 힘 궤적을 클릭하여 소프트웨어의 압력 센터를 모니터링하고 작업을 시작할 단서를 제공합니다. 작업이 완료되면 중지를 클릭하고 기록된 동영상 데이터를 저장합니다. 시각적 간섭이 있을 때 작업 성능을 평가하기 위해 먼저 참가자에게 눈을 감고 엄지와 검지 손가락으로 최소한의 힘을 사용하여 설정 스탠드 위로 약 5센티미터 높이의 철 큐브를 들어 올리도록 지시하기 전에 0.5 뉴턴의 압력을 초과하지 않고 센서를 만질 수 있도록 합니다.그런 다음 큐브를 5~7초 동안 길게 누른 다음 설정 스탠드에 다시 놓습니다. 인지 간섭이 있을 때 작업 성과를 평가하기 위해 참가자에게 계산 작업으로 지시하고, 엄지와 검지 손가락으로 최소한의 힘을 사용하는 동안 100에서 7개를 가능한 한 정확하게 빼고, 5~7초 동안 설정 스탠드 위로 약 5센티미터 의 철 큐브를 들어 올려 설정 스탠드에 다시 배치합니다. 콘트라탈 손 이동 간섭이 있는 상황에서 작업 성과를 평가하기 위해, 페그 보드를 참가자로부터 30센티미터 떨어진 곳에 놓고, 중간 처질 평면의 철 큐브 옆에 놓고, 작업 난이도에 따라 적절한 크기와 못 수를 배치한다.그런 다음 참가자에게 엄지손가락과 검지 손가락을 사용하여 최소한의 힘으로 철 큐브를 조작하고, 다른 손으로 못을 반전시키면서 설정 스탠드 위로 약 5센티미터 의 철 큐브를 들어 올리고 잡도록 지시합니다. 그립 포스를 분석하려면 대화 상자에서 분석을 위해 영화 파일을 엽니다. 기록된 압력 분포 맵이 나타나면 여러 Windows 보기를 클릭하여 그래프 창을 엽니다.각 리프트에 부하가 적용되기 시작하는 시점을 찾아 그래프를 참조하여 시간을 기록합니다. 그립 포스 데이터를 ASCII 형식으로 저장하고 동영상 파일을 엽니다. 스프레드시트의 각 리프트에 하중이 적용되기 시작한 프레임 번호를 찾아부하가 적용된 시점을 참조하여 프레임 번호를 기록합니다.그런 다음 적용된 셀의 값합계인 범위에서 사용되는 총 그립 력을 계산합니다. 압력 센터를 분석하려면 분석을 위해 영화 파일을 열어 압력 분포 맵에 압력 궤적 중심을 표시합니다. 기록된 압력 분포 맵을 활성화하면 앞으로 재생을 클릭하여 동영상을 재생합니다.압력 분포 맵에서 압력 중심이 각 리프트에 나타나기 시작할 때까지 프레임별로 중지 및 사전 프레임을 클릭합니다. 프레임 번호를 기록하고 압력 센터 데이터를 ASCII 형식으로 저장하여 힘 및 전체 동영상 센터를 선택합니다. 동영상 파일을 열고 압력 센터가 스프레드시트의 각 리프트에 나타나기 시작하는 프레임 번호를 찾습니다.그런 다음 프레임 사이의 압력 궤적 길이의 중심을 계산합니다. 여기에 압력 궤적 및 그립 포스 의 흔적의 중심지배적 인 검지 손가락, 대표 젊은 과 노인성인을위한 단일 및 이중 작업에서 표시됩니다. 이 대표적인 분석에서 그립 포스는 금단의 손 이동 간섭에서 증가했고, 압력 궤적 센터는 감소하는 경향이 있었다.참가자가 작업을 수행할 때 최소한의 힘을 사용하도록 알려주어야 합니다. 그렇지 않으면 공간 적 불안정을 피하기 위해 상대적으로 강한 그립 포스를 사용하는 경향이 있습니다.

Research

JoVE Journal

Behavior

Measurement of Fronto-limbic Activity Using an Emotional Oddball Task in Children with Familial High Risk for Schizophrenia

정신 분열증에 대한 가족 성 위험이 높은 아동의 정서적 괴짜 작업을 사용하여 이마 관자 - 변연계의 활동의 측정

Adolescence is a critical developmental period where the early symptoms of schizophrenia frequently emerge. First-degree relatives of people with ...

연구

행동분석학

Measurement of Neurophysiological Signals of Ignoring and Attending Processes in Attention Control

주의 컨트롤의 프로세스를 무시하고 참석의 신경 생리학 신호의 측정

Attention control is the ability to selectively attend to some sensory signals while ignoring others. This ability is thought to involve two processes: ...

Measurement of Vibration Detection Threshold and Tactile Spatial Acuity in Human Subjects

인간 주제에 진동 감지 임계 값과 촉각 공간 시력 측정

Tests that allow the precise determination of psychophysical thresholds for vibration and grating orientation provide valuable information about ...

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

숙련 된 앞다리가 쥐에서 작업을 도달하는 고정밀의 취득

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

Utilizing Electroencephalography Measurements for Comparison of Task-Specific Neural Efficiencies: Spatial Intelligence Tasks

작업 별 신경 효율성 비교를위한 뇌파 전위 측정을 활용 : 공간 지능 작업을

Spatial intelligence is often linked to success in engineering education and engineering professions. The use of electroencephalography enables ...

The 4 Mountains Test: A Short Test of Spatial Memory with High Sensitivity for the Diagnosis of Pre-dementia Alzheimer's Disease

4 산맥 테스트 : 알츠하이머 병 전 치매의 진단에 대한 높은 감도와 공간 메모리의 짧은 테스트

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Assessing Spatial Memory Impairment in a Mouse Model of Traumatic Brain Injury Using a Radial Water Tread Maze

방사형 워터 트레드 미로를 이용한 외상성 뇌 손상의 마우스 모델에서 공간 기억 장애의 평가

Despite the recent increase in use of mouse models in scientific research, researchers continue to use cognitive tasks that were originally designed and ...

The (Spatial) Memory Game: Testing the Relationship Between Spatial Language, Object Knowledge, and Spatial Cognition

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(공간) 메모리 게임: 테스트 공간 언어, 개체, 지식과 공간 인식의 관계

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A Behavioral Assay for Investigating the Role of Spatial Memory During Instinctive Defense in Mice

생쥐의 본능적 인 방어 하는 동안 공간 메모리의 역할을 조사에 대 한 행동 분석 결과

Evolution has selected a repertoire of defensive behaviors that are essential for survival across all animal species. These behaviors are often ...

Analyzing Spatial Learning and Prosocial Behavior in Mice Using the Barnes Maze and Damsel-in-Distress Paradigms

공간 학습 및 반 즈 미로 계 집 아이-에서-조 난 패러다임을 사용 하 여 마우스 Prosocial 동작 분석

The Barnes maze is a reliable measure of spatial learning and memory that does not require food restriction or exposure to extremely stressful stimuli. ...