Name: measurement of spatial stability in precision grip
Uploaded: 2020-06-04T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measurement of Spatial Stability in Precision Grip at JoVE.com

Мы благодарим г-на Т. Нисиду (техник, отдел продаж, Отдел материалов для производительности устройств, Nitta Co., Ltd, Осака, Япония) за техническую поддержку.

Серия исследований в настоящей работе были одобрены Гумма университета этических Обзор Совета по медицинским исследованиям с участием человека субъектов.
ПРИМЕЧАНИЕ: Критериями включения для участников были способность понимать использование минимальной силы и спос?...

<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>

Эта экспериментальная процедура предоставляет доказательства того, что гибкий лист датчика давления может быть полезен для оценки пространственной стабильности во время точного захвата. Измененное направление силы захвата представляет собой захват пространственной нестабильности...

Силовое управление является фундаментальной основой точного сцепления. По сравнению с сцеплением с мощностью, точное сцепление оценивает минимальный выход силы, отражающий способность манипулировать объектом. Несколько сенсорных систем способствуют точному захвату. Например, во время выполнения задачи захвата и подъема визуальная информация позволяет получить представление о размере и форме объекта. После того, как кончики пальцев касаются объекта, тактильные сигналы доставляются в соматосенсорную кору для регулировки силы точного захвата. Сила захвата (GF) генерируется, когда кончики пальцев в контакте с объектом, и она увеличивается во время подъема фазы1. Когда объект приближается к цели высоты в воздухе, здоровые молодые люди производят минимальный GF для оптимизации кленового ввода из пульпы пальцев и сохранения энергии. С другой стороны, пожилые люди используют большую силу сцепления, чтобы избежать позволяя объекту выскользнуть из ихзахвата 2. У пациентов с инсультом, начало силы захвата задерживается и способность регулировать запас прочности нарушается из-за сенсорного и двигательного дефицита. Преувеличенная сила сцепления считается стратегическим ответом на компенсацию сенсорного и двигательного дефицита3.
Стандартный протокол для измерения контроля GF в точном захвате был предложен Johansson и Westling в 1980-хгодах 4. Они разработали устройство для одновременного мониторинга как нагрузок, так и сил захвата. С тех пор амплитуда GF и ее височная регуляции используются в качестве типичных кинетических параметров в многочисленных исследованиях по точному захвату. Другим кинетическим параметром является направление силы5. Направление силы является результатом сочетания сил захвата и подъема. Для поддержания стабильной точности сцепления между большим и указательным пальцами должны быть сформированы правильно направленное сцепление и силы подъема, а отклоняемое направление силы может вызвать пространственную нестабильность. Хотя различные инструменты направления силы типа нагрузок используются в исследованиях захвата, эти инструменты имеют ограничение с точки зрения мониторинга контроля силы захвата в манипулировании объектами различных размеров и форм, используемых в повседневной жизни. Таким образом, гибкий и прикрепляемый датчик имеет важное значение для изучения взаимосвязи между управлением силой захвата и ежедневными функциями.
Цель этого протокола состоит в том, чтобы косвенно оценить направление силы пальца во время манипуляции объектом на основе биомеханических отношений, в которых отклоняемое направление силы вызывает замену Центра Давления (COP). КС является центром всех сил и представляет, как силы сбалансированы на сенсорном листе. Использование КС для оценки контроля силы захвата было впервые предложено Augurelle и др.6. Они следили за перемещением КС для изучения роли к cutaneous обратной связи и обнаружили, что отклонился КС произошло после цифровой анестезии. Однако в ходе своего исследования контроль за перемещением КС проводился только вертикально; поэтому перемещение КС в трехмерном пространстве не было должным образом оценено. Для решения этого ограничения для измерения COP использовался тонкий, гибкий и высокочастинный сенсорный лист датчика давления пространственного разрешения (60-100точек на см 2)для измерения контроля силы захвата7,8, но последние достижения в пространственном разрешении (248 точек насм 2) позволяют измерятьтраекторию КС в качестве параметра для количественной оценки пространственной стабильности. В настоящем документе описывается экспериментальная процедура и обсуждается, как ПАЛЕЦ КС способствует пониманию физиологии и патофизиологии захвата.

<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

Цель протокола состоит в том, чтобы косвенно оценить направление силы пальца во время манипуляции портативным объектом на основе биомеханических отношений, в которых отклоняемое направление силы вызывает центр давления (КС) замены. Для оценки этого используется тонкий, гибкий и высокое пространственное разрешение датчика давления листа. Система позволяет измерять траекторию КС в дополнение к амплитуде силы и ее временной регуляции. Серия экспериментов обнаружила, что увеличение длины траектории отражает дефицит сенсоримотора у пациентов с инсультом, и что снижение траектории КС отражает компенсационной стратегии, чтобы избежать объекта скольжения от руки сцепление у пожилых людей. Кроме того, траектория КС также может быть уменьшена за счет двойного вмешательства задач. В этой статье описывается экспериментальная процедура и обсуждается, как палец КС способствует пониманию физиологии и патофизиологии захвата.

Несколько исследований ввели экспериментальные протоколы и два кинетических параметра (траектория КС и GF) для измерения силы пальца во время манипуляции объектом. В предыдущих исследованиях, было установлено, что траектория КС увеличилась у пациентов инсульта9. У пациент?...

Watch this Scientific Journal Video about Measurement of Spatial Stability in Precision Grip at JoVE.com

Measurement of Spatial Stability in Precision Grip

Целью этого протокола является измерение центра замены давления (COP) с помощью листа датчика высокого пространственного разрешения для отражения пространственной стабильности в точном захвате. Использование этого протокола могло бы способствовать более широкому пониманию физиологии и патофизиологии цепляния.

Измерение пространственной стабильности в точной хватке

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

Чтобы получить полное представление о контроле Grip Force захвата, важно оценить направление силы пальца. Мы предлагаем новый более простой метод измерения пространственной стабильности в точности захвата, для оценки направления силы пальца в клинических условиях. Демонстрация процедуры, будет Ryoto Teshima, аспирант из нашей лаборатории.Перед началом анализа подключите два кабеля разъема датчика к портам USB компьютера и подтяните рычаг, прикрепленный к одному разъему датчика, чтобы включить вкладку датчика в слот для вставки. Верните прикрепленный рычаг в исходное положение и откройте сенсорное программное обеспечение в компьютере. Если сенсорные листы правильно подключены, карты распределения давления в режиме реального времени появятся на мониторе.Чтобы настроить давление, вставьте зоны зондирования сенсорного листа один за другим в компрессорную установку и включите воздушный клапан компрессорного контроллера. Начните применять давление и подстрайте регулятора под соответствующее значение нагрузки. В то время как давление применяется, выберите инструменты и equilibration и нажмите Equilibrate1 и начните, в диалоговом поле эквилибрации.Цвет эквилибрации окна, должен измениться на серый. В конце эквилибрации выберите Сохранить Eq.File, введите имя файла и нажмите Сохранить, чтобы сохранить equilibration. Нажмите Хорошо.Выберите инструменты и калибровку и нажмите Добавить, чтобы ввести значение нагрузки в Ньютонах в поле прикладной силы. Нажмите Кнопку «Начать» и проверьте результат калибровки, чтобы подтвердить правильное начало калибровки. Здесь значение Ньютона составляет 134,33, а значение загруженных ячеек соответствует значениям используемых сенсорных листов.Затем нажмите SaveCal. Файл, введите имя файла и нажмите Сохранить, чтобы сохранить калибровку. Поместите три-пять миллиметров длинных частей, двусторонний ленты, на каждом из четырех углов железного куба.Используйте ленту, чтобы прикрепить чувствительные к давлению части двух сенсорных листов, с обеих сторон железного куба и поместить железный куб поверх установки стенда, на стол. Настройка устройств для измерения. Затем откройте файлы эквилибрации и калибровки в программном обеспечении.После организации среды измерения выберите параметры и параметры приобретения в программном обеспечении. В диалоговом поле Data Acquisition Parameter введите 36 000 в поле Movie Frames, 0,01 в поле Period и 100 в поле частоты и нажмите Ok. Для выполнения измерения, иметь участника сидеть перед столом и настроить высоту стола на плечо участника сустава flection нулевой градусов, и 90 градусов локтевого сустава flection позиции.Установите железный куб и установив стенд 30 сантиметров от участника, в середине сагиттаальной плоскости на стол, и протрите палец участника целлюлозы с спиртовой тампон или полотенце. Поручить участнику использовать минимальную силу большим и указательным пальцами, схватить обе стороны железного куба, к которому прикреплены сенсорные листы, и поднять куб примерно на пять сантиметров выше установленного стенда. Удерживая его в течение пяти-семи секунд, прежде чем поместить его обратно на установку стенда.Когда участник будет готов, нажмите Запись и Центр Силы траектории, чтобы контролировать Центр давления в программном обеспечении и дать им сигнал, чтобы начать задачу. Когда задача будет выполнена, нажмите Stop и сохраните записанные данные о фильме. Для оценки производительности задачи при наличии визуальных помех сначала позвольте участнику прикоснуться к датчикам, не превышающим 0,5 ньютонов давления, прежде чем поручить участнику закрыть глаза и использовать минимальную силу большим и указательным пальцами, поднять железный куб примерно на пять сантиметров выше установленного стенда.Затем удерживайте куб в течение пяти-семи секунд, прежде чем поместить его обратно на стенде установки. Чтобы оценить производительность задачи в присутствии когнитивных помех, проинструктируйте участника в качестве задачи расчета, непрерывно вычесть семь из 100 как можно точнее, используя минимальную силу большим и указательным пальцем, поднять железный куб примерно на пять сантиметров выше стенда настройки, в течение пяти-семи секунд, прежде чем поместить его обратно на стенде установки. Для оценки выполнения задания при наличии контралатерального вмешательства движения рук поместите доску колышек на 30 сантиметров от участника, рядом с железным кубом в середине сагиттаальной плоскости, и поместите соответствующий размер и количество колышек, в зависимости от сложности задачи.Затем поручите участнику манипулировать железным кубом с минимальной силой, используя большой и указательный пальцы, а также поднимать и удерживать железный куб примерно на пять сантиметров выше установки стенда одной рукой, инвертирование колышек другой рукой. Чтобы проанализировать Grip Force, откройте файл фильма для анализа в диалоговом поле. Когда появится карта распределения записанного давления, нажмите Несколько просмотров Windows, чтобы открыть окно графика.Найдите точку времени, в которой нагрузка начинает применяться в каждом лифте, и обратите внимание на время со ссылкой на график. Сохраните данные Grip Force в формате ASCII и откройте файл фильма. Найдите номер кадра, на котором нагрузка начала применяться в каждом лифте в электронной таблице, и обратите внимание на номер кадра со ссылкой на точку времени, в которой была применена нагрузка.Затем вычислите общую силу Grip, используемую в диапазоне, который является суммой значений из ячейки, которая была применена. Чтобы проанализировать Центр Давления, откройте файл фильма для анализа, чтобы отобразить траекторию Центра Давления, на карте распределения давления. С записанной картой распределения давления активно, щелкните воспроизведение вперед, чтобы играть в кино.Нажмите Стоп и заранее кадр за кадром, пока кадр, на котором Центр давления начинает появляться в каждом лифте, на карте распределения давления. Обратите внимание на номер кадра и сохраните данные Центра Давления в формате ASCII, убедившись, что выбраны Центр Силы и Whole Movie. Откройте файл фильма и найдите номер кадра, на котором Центр Давления начинает появляться в каждом лифте в электронной таблице, со ссылкой на отмеченный номер кадра.Затем вычислите длину траектории центра давления между кадрами. Здесь показаны траектории Центра Давления и Силы захвата доминирующего указательного пальца, в одиночных и двойных задачах для представительных молодых и пожилых взрослых. В этом репрезентативном анализе Сила захвата увеличивалась в контралатеральных помехах движения рук, в то время как траектории Центра Давления, как правило, уменьшались.Не забудьте сообщить, что участники используют минимальную силу при выполнении задач. В противном случае, они будут, как правило, использовать относительно сильные Силы захвата, чтобы избежать пространственной нестабильности.

Research

JoVE Journal

Behavior

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

Измерение лобно-лимбической деятельности, используя эмоциональном чудак Задача у детей с семейной высокий риск шизофрении

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

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

Измерение нейрофизиологических сигналах Игнорирование и приду процессов во внимание контролю

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

Измерение детектирования вибрации Порог и тактильные Spatial Acuity у человека

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

Приобретение высокоточного квалифицированный передних конечностей идущей задачи у крыс

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

Использование электроэнцефалографии измерений для сравнения конкретных задач Neural эффективностей: Задачи Spatial Intelligence

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

Тест 4 горы: короткий тест пространственной памяти с высокой чувствительностью для диагностики Пре-деменции Болезнь Альцгеймера

This protocol describes the administration of the 4 Mountains Test (4MT), a short test of spatial memory, in which memory for the topographical layout of ...

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

Оценка нарушения пространственной памяти в мышиной модели травматической травмы головного мозга с использованием лабиринта с радиальной водой

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

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

Игра (пространственной) памяти: Тестирование взаимосвязи между пространственной языка, объект знаний и пространственной познания

The memory game paradigm is a behavioral procedure to explore the relationship between language, spatial memory, and object knowledge. Using two different ...

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

Поведенческие Assay для расследования роли пространственной памяти во время инстинктивное обороны у мышей

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

Анализ пространственной обучение и социальная поведение у мышей с использованием Барнс лабиринт и девицы в беде парадигмы

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