मानव ऊपरी अंग की मांसपेशियों पर तेजी से Visuomotor प्रतिक्रियाओं का आह्वान करने के लिए एक उभरते लक्ष्य प्रतिमान
Summary
यहां प्रस्तुत एक व्यवहार प्रतिमान है जो नेत्रहीन निर्देशित पहुंच के दौरान मानव ऊपरी अंग की मांसपेशियों पर मजबूत तेजी से विजुरेटर प्रतिक्रियाओं को प्रकाश में ताया देता है।
Abstract
एक देखे गए ऑब्जेक्ट की ओर पहुंचने के लिए, दृश्य जानकारी को मोटर कमांड में बदलना होगा। ऑब्जेक्ट के रंग, आकार और आकार जैसी दृश्य जानकारी को कई मस्तिष्क क्षेत्रों के भीतर संसाधित और एकीकृत किया जाता है, फिर अंततः मोटर परिधि में रिले किया जाता है। कुछ उदाहरणों में, जितनी जल्दी हो सके प्रतिक्रिया की आवश्यकता होती है। ये तेजी से विसुमोटोटर परिवर्तन, और उनके अंतर्निहित न्यूरोलॉजिकल सब्सट्रेट्स, मनुष्यों में खराब समझ में आते हैं क्योंकि उनके पास विश्वसनीय बायोमार्कर की कमी है। उत्तेजना-लॉक प्रतिक्रियाएं (एसएलआर) कम विलंबता (एंड एलटी;100 एमएस) इलेक्ट्रोमायोग्राफिक (ईएमजी) गतिविधि के फटने हैं जो दृश्य उत्तेजना प्रस्तुति से प्रभावित मांसपेशियों की भर्ती की पहली लहर का प्रतिनिधित्व करते हैं। एसएलआर तेजी से विसुमोटोर परिवर्तनों का एक मात्रात्मक उत्पादन प्रदान करते हैं, लेकिन पिछले अध्ययनों में सभी विषयों में एसएलआर लगातार नहीं देखा गया है। यहां हम एक नए, व्यवहार प्रतिमान का वर्णन करते हैं जिसमें एक बाधा के नीचे एक चलती लक्ष्य के अचानक उद्भव की विशेषता है जो लगातार मजबूत एसएलआर पैदा करता है । मानव प्रतिभागियों नेत्रहीन निर्देशित एक रोबोट manipulandum का उपयोग कर उभरते लक्ष्य से दूर पहुंचता है, जबकि सतह इलेक्ट्रोड pectoralis प्रमुख मांसपेशी से EMG गतिविधि दर्ज की गई । स्थिर उत्तेजनाओं का उपयोग करके एसएलआर की जांच करने वाले पिछले अध्ययनों की तुलना में, इस उभरते लक्ष्य प्रतिमान के साथ पैदा किए गए एसएलआर बड़े थे, पहले विकसित हुए थे, और सभी प्रतिभागियों में मौजूद थे। उभरते लक्ष्य प्रतिमान में पहुंच प्रतिक्रिया समय (आरटीएस) में भी तेजी लाई गई । यह प्रतिमान संशोधन के लिए कई अवसर प्रदान करता है जो तेजी से विसुमोटोर प्रतिक्रियाओं पर विभिन्न संवेदी, संज्ञानात्मक और मोटर जोड़तोड़ के प्रभाव के व्यवस्थित अध्ययन की अनुमति दे सकता है। कुल मिलाकर, हमारे परिणाम प्रदर्शित करते हैं कि एक उभरते लक्ष्य प्रतिमान लगातार और मजबूती से एक तेजी से visuomotor प्रणाली के भीतर गतिविधि पैदा करने में सक्षम है ।
Introduction
जब हम अपने सेलफोन पर एक संदेश नोटिस, हम एक नेत्रहीन निर्देशित पहुंच प्रदर्शन करने के लिए हमारे फोन लेने और संदेश पढ़ने के लिए प्रेरित कर रहे हैं । फोन के आकार और आकार जैसे दृश्य सुविधाओं को मोटर कमांड में बदल दिया जाता है जिससे हमें सफलतापूर्वक लक्ष्य तक पहुंचने की अनुमति होती है। इस तरह के विसुमोटोर परिवर्तनों का प्रयोगशाला स्थितियों में अध्ययन किया जा सकता है, जो उच्च स्तर के नियंत्रण की अनुमति देते हैं। हालांकि, ऐसे परिदृश्य हैं जहां प्रतिक्रिया समय महत्वपूर्ण है, उदाहरण के लिए, फोन को पकड़ने अगर यह गिर रहे थे । तेजी से visuomotor व्यवहार के प्रयोगशाला अध्ययन अक्सर विस्थापित लक्ष्य प्रतिमान पर भरोसा करते हैं, जहां चालू आंदोलनों को लक्ष्य की स्थिति में कुछ परिवर्तन के बाद मध्य उड़ान में संशोधित किया जाता है (उदाहरण के लिए, रेफरी1,2देखें)। जबकि इस तरह के ऑनलाइन सुधार & 150 एमएस3में हो सकते हैं, हाथ की कम पास फ़िल्टरिंग विशेषताओं के कारण अकेले काइनेमेटिक्स का उपयोग करके तेजी से विसुमोटोटर आउटपुट के सटीक समय का पता लगाना मुश्किल है, और क्योंकि तेजी से विसुमोटोटर आउटपुट मध्य उड़ान में पहले से ही एक आंदोलन का स्थान लेता है। इस तरह की जटिलताओं से तेजी से विसुमोटोटर प्रतिक्रियाओं में अंतर्निहित सब्सट्रेट्स के बारे में अनिश्चितता पैदा होती है (समीक्षा के लिए रेफरी4 देखें)। कुछ अध्ययनों से पता चलता है कि फ्रंटो-पैरीटल कॉर्टिकल क्षेत्रों के बजाय बेहतर कोलिकुलस जैसी उपकॉर्टिकल संरचनाएं ऑनलाइन सुधार5शुरू कर सकती हैं।
अंतर्निहित तंत्रिका सब्सट्रेट्स के बारे में यह अनिश्चितता कम से कम भाग में, तेजी से विसुमोटोटर प्रणाली के उत्पादन के लिए एक विश्वसनीय बायोमार्कर की कमी के कारण हो सकती है। हाल ही में, हमने तेजी से विसुमोटोटर प्रतिक्रियाओं का एक उपाय बताया है जो स्थिर मुद्राओं से उत्पन्न हो सकता है और इलेक्ट्रोमायोग्राफी (ईएमजी) के माध्यम से दर्ज किया जा सकता है। उत्तेजना-लॉक प्रतिक्रियाएं (एसएलआर) ईएमजी गतिविधि के समय बंद फटने हैं जो स्वैच्छिक आंदोलन6,7से पहले, उत्तेजना शुरुआत के बाद लगातार ~ 100 एमएस विकसित हो रही हैं। जैसा कि नाम का तात्पर्य है, एसएलआर उत्तेजना की शुरुआत से पैदा होते हैं, भले ही एक अंतिम आंदोलन 8 रोक दियाजाता है या विपरीत दिशा9में चलता है। इसके अलावा, एक गतिशील प्रतिमान में लक्ष्य विस्थापन द्वारा पैदा किए गए एसएलआर छोटे विलंबता ऑनलाइन सुधार10से जुड़े होते हैं। इस प्रकार, एसएलआर कम विलंबता आरटीएस में शामिल एक तेज विसुमोटोटर प्रणाली के उत्पादन का व्यवस्थित रूप से अध्ययन करने के लिए एक उद्देश्य उपाय प्रदान करते हैं, क्योंकि वे एक स्थिर मुद्रा से उत्पन्न हो सकते हैं और तेज विसुमोटोटर प्रतिक्रिया के प्रारंभिक चरण से असंबंधित अन्य ईएमजी संकेतों से पार्स किए जा सकते हैं।
वर्तमान अध्ययन का लक्ष्य एक नेत्रहीन-निर्देशित पहुंच प्रतिमान पेश करना है जो एसएलआर को मजबूती से प्रकाश में ताया देता है। एसएलआर की जांच करने वाले पिछले अध्ययनों ने प्रतिभागियों में 100% से कम पता लगाने की दरों की सूचना दी है, यहां तक कि अधिक आक्रामक इंट्रामस्क्युलर रिकॉर्डिंग6,8, 9का उपयोग करतेसमयभी। कम पता लगाने की दर और आक्रामक रिकॉर्डिंग पर निर्भरता रोग में या उम्र के पार तेजी से visuomotor प्रणाली में भविष्य की जांच में एसएलआर उपायों की उपयोगिता को सीमित करती है। जबकि कुछ विषयों बस एसएलआर व्यक्त नहीं कर सकते हैं, उत्तेजनाओं और व्यवहार प्रतिमान पहले इस्तेमाल किया एसएलआर पैदा करने के लिए आदर्श नहीं हो सकता है । एसएलआर की पिछली रिपोर्टों में आमतौर पर प्रतिमानों का उपयोग किया जाता है जिसमें प्रतिभागी स्थिर की ओर नेत्रहीन-निर्देशित पहुंच उत्पन्न करते हैं, अचानक6, 9लक्ष्य दिखाईदेतेहैं। हालांकि, एक तेजी से विसुमोटोटर प्रणाली परिदृश्यों में सबसे अधिक आवश्यक है जहां किसी को तेजी से गिरने या उड़ान वस्तु के साथ बातचीत करनी चाहिए, जिससे एक आश्चर्य होता है कि स्थिर उत्तेजनाओं के बजाय आगे बढ़ना बेहतर एसएलआर पैदा कर सकता है। इसलिए , हमने आंखों के आंदोलनोंकाअध्ययन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले एक गतिमान लक्ष्य प्रतिमान को अनुकूलित किया है और इसे एसएलआर9की जांच करने के लिए उपयोग किए जाने वाले समर्थक / जबपहले6,8,9उपयोग किए गए प्रतिमानों के परिणामों की तुलना में, यह पाया गया कि उभरते लक्ष्य प्रतिमान में एसएलआर जल्दी विकसित हुआ, उच्च परिमाण प्राप्त किया, और हमारे प्रतिभागी नमूने में अधिक प्रचलित थे। कुल मिलाकर, उभरते लक्ष्य प्रतिमान इस तरह की डिग्री के लिए तेजी से visuomotor प्रतिक्रियाओं की अभिव्यक्ति को बढ़ावा देता है कि उद्देश्य EMG उपायों सतह रिकॉर्डिंग के साथ मज़बूती से बनाया जा सकता है, नैदानिक आबादी के भीतर और जीवन भर में शक्तिशाली अध्ययन । इसके अलावा, उभरते लक्ष्य प्रतिमान को कई अलग-अलग तरीकों से संशोधित किया जा सकता है, संवेदी, संज्ञानात्मक और मोटर कारकों में अधिक गहन जांच को बढ़ावा देना जो तेजी से विसुमोटोर प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा या संशोधित करते हैं।
Protocol
Representative Results
Discussion
मनुष्यों में एक उल्लेखनीय क्षमता होती है, जब आवश्यक हो, विलंबता पर तेजी से, नेत्रहीन निर्देशित कार्रवाई उत्पन्न करने के लिए जो न्यूनतम अफ़रीद और आफरेंट चालन देरी का दृष्टिकोण रखते हैं। हमने पहले ऊपरी ?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह काम कनाडा के प्राकृतिक विज्ञान और इंजीनियरिंग अनुसंधान परिषद (NSERC) से बीडीसी के लिए एक डिस्कवरी ग्रांट द्वारा समर्थित है; आरजीपिन 311680) और कनाडा के स्वास्थ्य अनुसंधान संस्थानों (सीआईएचआर) से बीडीसी को एक ऑपरेटिंग ग्रांट; एमओपी-93796) । RAK एक ओंटारियो स्नातक छात्रवृत्ति द्वारा समर्थित था, और एएलसी एक NSERC बनाने अनुदान द्वारा समर्थित था । इस पांडुलिपि में वर्णित प्रायोगिक तंत्र को कनाडा फाउंडेशन फॉर इनोवेशन द्वारा समर्थित किया गया था। अतिरिक्त सहायता कनाडा प्रथम अनुसंधान उत्कृष्टता कोष (BrainsCAN) से आया था ।
Materials
| Bagnoli-8 Desktop Surface EMG System | Delsys Inc. | Another reaching apparatus may be used | |
| Kinarm End-Point Robot | Kinarm, Kingston, Ontario, Canada | Another reaching apparatus may be used | |
| MATLAB (version R2016a) Stateflow and Simulink applications | The MathWorks, Inc., Natick, Massachusetts, United States | ||
| PROPixx projector | VPIXX Saint-Bruno, QC, Canada | This is a custom built addon for the Kinarm. Other displays may be used. | |
| Resolution: 1920 x 1080. Standard viewing monitors may also be used. |
Referenzen
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