Hassas Kavramada Mekansal İstikrarÖlçümü
Summary
Bu protokolün amacı, hassas bir kavrama mekansal istikrarı yansıtmak için yüksek bir uzamsal çözünürlük sensör sayfası kullanarak basınç (COP) değiştirme merkezi ölçmektir. Bu protokolün kullanımı kavrama fizyolojisi ve patofizyolojisi daha iyi anlaşılmasına katkıda bulunabilirsiniz.
Abstract
Protokolün amacı, sapmış kuvvet yönünün basınç merkezi (COP) değişimine neden olduğu biyomekanik ilişkilere dayalı olarak el deki bir nesnenin manipülasyonu sırasında parmak kuvvetinin yönünü dolaylı olarak değerlendirmektir. Bunu değerlendirmek için ince, esnek ve yüksek uzamsal çözünürlükte basınç sensörü sayfası kullanılır. Sistem kuvvet genliği ve zamansal düzenlemesine ek olarak COP yörüngesinin ölçülmesine olanak sağlar. Bir dizi deney, artan yörünge uzunluğunun inme hastalarında duyusal motor eksikliğini yansıttığını ve cop yörüngesinin azaldığının yaşlılarda el tutuşundan kaymasını önlemek için telafi edici bir stratejiyi yansıttığını ortaya çıkardı. Ayrıca, COP yörüngesi de çift görev müdahalesi ile azaltılabilir. Bu makalede deneysel prosedür açıklanır ve parmak COP fizyolojisi ve kavrayan patofizyolojisi bir anlayışa nasıl katkıda bulunur tartışır.
Introduction
Kuvvet kontrolü hassas kavramanın temel temelidir. Güç kavrama ile karşılaştırıldığında, hassas kavrama bir nesneyi işleme yeteneğini yansıtan minimum kuvvet çıktısını değerlendirir. Çoklu sensorimotor sistemler hassas kavramaya katkıda bulunur. Örneğin, bir kavrama ve kaldırma görevi sırasında, görsel bilgi nesnenin boyutunun ve şeklinin algılanmasını sağlar. Parmak uçları nesneye dokunduktan sonra, hassas kavrama kuvvetini ayarlamak için dokunsal sinyaller somatosensory korteksine iletilir. Parmak uçları nesneyle temas ettiğinde kavrama kuvveti (GF) oluşturulur ve kaldırmafazı 1sırasında artar. Bir nesne havadaki hedef yüksekliğine yaklaştığında, sağlıklı genç yetişkinler parmak posalarından kutanöz girişi optimize etmek ve enerji tasarrufu sağlamak için minimal GF üretirler. Öte yandan, yaşlı yetişkinler nesnenin kavrama2kayma izin önlemek için büyük bir kavrama kuvveti kullanın. İnme hastalarında kavrama kuvvetinin başlangıcı geciktirilir ve duyusal ve motor açıkları nedeniyle güvenlik marjını ayarlama yeteneği bozulur. Abartılı kavrama kuvveti duyusal ve motor açıkları telafi etmek için stratejik bir yanıt olarak kabul edilir3.
Hassas kavrama GF kontrolünü ölçmek için standart protokol Johansson ve Westling tarafından 1980’lerde4önerildi. Aynı anda hem yük hem de kavrama kuvvetlerini izlemek için bir cihaz geliştirdiler. O zamandan beri, GF genliği ve zamansal regülasyonu hassas kavrama üzerinde yapılan çok sayıda çalışmada tipik kinetik parametreler olarak kullanılmıştır. Başka bir kinetik parametre kuvvet yönü5. Kuvvet yönü kavrama ve kaldırma kuvvetlerinin bir kombinasyonundan kaynaklanır. Kararlı hassas kavramayı korumak için, başparmak ve işaret parmağı arasında doğru yönlendirilmiş kavrama ve kaldırma kuvvetleri oluşturulmalıdır ve sapmış kuvvet yönü uzamsal kararsızlığa neden olabilir. Kavrama çalışmalarında çeşitli yük hücresi tipi kuvvet yön aletleri kullanılmasına rağmen, bu aletler günlük yaşamda kullanılan farklı boyut ve şekillerdeki nesnelerin manipüle sinde kavrama kuvveti kontrolünün izlenmesi açısından bir sınırlamaya sahiptir. Bu nedenle, esnek ve takılabilir sensör kavrama kuvveti kontrolü ve günlük fonksiyonlar arasındaki ilişkileri araştırmak için gereklidir.
Bu protokolün amacı, sapma kuvvet yönünün Basınç Merkezi (COP) değişimine neden olduğu biyomekanik ilişkiye dayalı bir cismin manipülasyonu sırasında parmak kuvveti yönünü dolaylı olarak değerlendirmektir. COP tüm kuvvetlerin merkezidir ve kuvvetlerin sensör sayfasında nasıl dengelendirilebildiğini gösterir. Kavrama kuvveti kontrolünü değerlendirmek için COP kullanımı ilk olarak Augurelle ve ark.6tarafından önerildi. Kutanöz geribildirimin rolünü araştırmak için COP deplasmanını izlediler ve dijital anesteziden sonra sapmış COP’un oluştuğunu buldular. Ancak, COP deplasmanı çalışmalarında sadece dikey olarak izlendi; bu nedenle, üç boyutlu bir alanda COP deplasmanı yeterince değerlendirilmemiştir. Bu sınırlamayı çözmek için COP ölçmek için ince, esnek ve yüksek uzamsal çözünürlükte basınç sensör sayfası kullanılmıştır. Bu makalede deneysel prosedür açıklanır ve parmak COP fizyolojisi ve kavrayan patofizyolojisi anlaşılmasına nasıl katkıda bulunur tartışır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu deneysel prosedür, esnek bir basınç sensörü sayfasının hassas kavrama sırasında mekansal kararlılığı değerlendirmek için yararlı olabileceğine dair kanıtlar sağlar. Değiştirilmiş kavrama kuvveti yönü, parmak kayması gibi mekansal kararsızlığı kavramayı temsil eder. Ancak, mevcut yük hücresi tipi kuvvet yön aletleri doğal bir erişim-kavrama hareketi sağlanması açısından bir sınırlama var. Bu teknik problemi çözmek için parmak posaları ile temas yüzeyi arasındaki alanın b…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Teknik destek için Bay T. Nishida’ya (Teknisyen, Satış Bölümü, Cihaz Performans Malzemeleri Bölümü, Nitta Co., Ltd, Osaka, Japonya)’a teşekkür ederiz.
Materials
| Alcohol swab | Wipe participant’s finger pulps | ||
| Compressor | Nitta Corporation | Apply pressure to the sensor seats | |
| Computer | |||
| Controller of compressor | Nitta Corporation | Use to manupirate the compressor | |
| Double-sides tapes | Use to attach the sensorseats to the iron cube | ||
| Iron cube | 150-250g, 30×30×30 mm | ||
| Sensor connector | Connect the sensorseats to computer. | ||
| Sensor sheet | Pressure Mapping Sensor 5027, Tekscan, South Boston, MA, 50 USA | ||
| Setting stand | Set the iron cube on it during the measurement | ||
| Software; I-SCAN 5027, Ver. 7.51 | Nitta Corporation | ||
| Table | Use for the measurement |
References
- Johansson, R. S., Flanagan, J. R. Coding and use of tactile signals from the fingertips in object manipulation tasks. Nature Reviews Neuroscience. 10 (5), 345-359 (2009).
- Cole, K. J. Grasp force control in older adults. Journal of Motor Behavior. 23 (4), 251-258 (1991).
- Lang, C. E., Schieber, M. H., Nowak, D. A., Hermsdörfer, J. Stroke. Sensorimotor control of grasping. , 296-310 (2009).
- Johansson, R. S., Westling, G. Roles of glabrous skin receptors and sensorimotor memory in automatic control of precision grip when lifting rougher or more slippery objects. Experimental Brain Research. 56 (3), 550-564 (1984).
- Parikh, P. J., Cole, K. J. Handling objects in old age: forces and moments acting on the object. Journal of Applied Physiology. 112 (7), 1095-1104 (2012).
- Augurelle, A. S., Smith, A. M., Lejeune, T., Thonnard, J. L. Importance of cutaneous feedback in maintaining a secure grip during manipulation of hand-held objects. Journal of Neurophysiology. 89 (2), 665-671 (2003).
- Monzée, J., Lamarre, Y., Smith, A. M. The effects of digital anesthesia on force control using a precision grip. Journal of Neurophysiology. 89 (2), 672-683 (2003).
- Fortier-Poisson, P., Langlais, J. S., Smith, A. M. Correlation of fingertip shear force direction with somatosensory cortical activity in monkey. Journal of Neurophysiology. 115 (1), 100-111 (2016).
- Kurihara, J., Lee, B., Hara, D., Noguchi, N., Yamazaki, T. Increased center of pressure trajectory of the finger during precision grip task in stroke patients. Experimental Brain Research. 237 (2), 327-333 (2018).
- Noguchi, N., et al. Grip force control during object manipulation in cervical myelopathy. Spinal Cord. , (2020).
- Lee, B., Miyanjo, R., Tozato, F., Shiihara, Y. Dual-task interference in a grip and lift task. The Kitakanto Medical Journal. 64 (4), 309-312 (2014).
