반응성 균형에서 반응 억제 및 행동 선택을 강조하는 수정된 린 및 방출 기술

모든 절차는 유타 주립 대학의 기관 검토 위원회의 승인을 받았으며 헬싱키 선언에 따라 수행되었습니다. 1. 참가자 심사 참가자들에게 시험 전에 절차에 대한 서면 동의를 제공하도록 한다. TMS로 테스트하는 경우, 전문가 그룹20에의해 개발 된 가이드 라인을 사용하여 TMS에 대한 적합성을 평가하기 위해 테스트 하기 전에 화면 참가자. 2. 데이터 수집 : 근전도 (EMG) 표면 전극을 사용하여 EMG를 기록하고 신호를 증폭합니다(게인 = 1,000; 재료 표참조). 데이터 수집 인터페이스와 적절한 소프트웨어를 사용하여 데이터 및 밴드패스 필터(10~1,000Hz)를 획득합니다(재료 표참조). 이 장치와 소프트웨어를 사용하여 방법의 후반부에서 설명한 대로 다양한 모터, 케이블 릴리스 및 오클루전 고글을 제어합니다. 피부 표면을 부드럽게 마모시키고 대상 근육 위치에 알코올로 닦아냅니다. 양면 테이프를 사용하여 표면 EMG 전극을 대상 근육에 고정하고 프리랩을 사용하여 더욱 고정하여 전극이 고정된 상태로 유지되도록 하며, 특히 팔과 다리로 빠른 반응을 하는 동안 오른손에 있는 두 개의 내장 손 근육(첫 번째 등도 간, FDI 및 opponens pollicus, OP)과 양쪽 다리의 발목 등반사(tibialis 전방, TA)에서 EMG 데이터를 수집합니다.참고: 이러한 특정 근육은 도달-투-파악 작업 또는 앞으로 단계에 그들의 관련성에 따라 선택 되었다, 하지만 다른 근육 필요에 따라 선택 될 수 있습니다. 3. 균형 테스트 장비 그림 1. 다리 블록으로 린 & 릴리스 설정. 이 예제에서는 한 다리 블록이 열린 위치에 설정되고 다른 하나는 단계를 방지하도록 설정됩니다. 이러한 블록은 컴퓨터 제어 모터(지지 기둥에 부착된 회색 상자)를 통해 이동됩니다. 핸들 커버는 블록으로 이동하거나 도달-투-파악 응답을 허용합니다. 여기서 는 핸들의 전체 보기를 허용하기 위해 덮개를 분리합니다. 이형 자석은 뒷면 벽에 표시됩니다. 모든 배선은 나무 플랫폼 자체를 통해 공급하고 뒤쪽 모서리에있는 회색 회로 상자에 들어갑니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오. 그림 2. 힘 플레이트와 린 & 릴리스 설정. 이 그림은 세 개의 힘 플레이트를 선택적으로 나무 플랫폼에 삽입할 수 있는 방법을 설명합니다. 힘 플레이트가 필요하지 않은 경우 나무 플러그를 제자리에 설정할 수 있습니다. 이러한 플러그는 측면 벽에 기대어 볼 수 있습니다. 이 이미지는 참가자가 착용하는 안전 벨트도 보여줍니다. 이 하네스는 참가자가 스스로 균형을 회복하지 못할 경우 안전 메커니즘으로 작동하도록 천장에 고정됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오. 수정 된 린 & 릴리스 시스템 맞춤 제작된 린 및 릴리즈 케이블 시스템을 사용하여 전달 섭동을 적용합니다(그림 1 및 그림 2참조). 참가자들이 발을 대략 엉덩이 너비로 벌리고 앞으로 기울어진 자세를 취해 보도록 합니다(그림 3참조). 케이블에 부착된 바디 하네스를 사용하여 이 전방 린을 유지한 다음 뒤쪽 벽에 고정합니다. 케이블을 하네스 뒤쪽(약 중기 수준)에 고정합니다. 지지 케이블을 자석으로 벽에 고정합니다. 자석은 케이블을 해제하기 위해 잠시 비활성화됩니다. 참가자에게 특정 시험 절차(예: 케이블이 해제되고 케이블 이형이 시작되는 경우)를 예측할 수 없게 만듭니다. 소프트웨어 구성으로 미리 설정된 컴퓨터 명령을 통해 케이블 방출의 정확한 타이밍을 제어합니다. 이 구성을 통해 케이블 릴리스 타이밍을 제어하여 시험 전반에 걸쳐 무작위로 배포할 수 있습니다.참고: 모든 실험 장치를 제어하는 소프트웨어 구성(예: 모터가 다리 블록을 배치하도록 트리거)은 특정 시험 조건(예: 다리 블록이 존재하는지 여부)을 설정합니다. 조건을 무작위로 지정하거나 블록단위로 전달하여 예측 가능성 수준을 제어하도록 프로그래밍할 수 있습니다. 하네스 뒷면에 부착된 이 릴리즈 케이블 외에도 천장에 매달려 있는 지지 케이블에 참가자를 고정합니다. 이 페일세이프 케이블은 절대적으로 필요한 경우가 아니면 체중을 지원하지 않습니다. 참가자가 스스로 잔액을 회수할 수 없는 경우, 케이블은 땅에 떨어지기 전에 케이블을 잡습니다. 신뢰할 수 있는 시각적 정보의 중요성으로 인해 참가자가 고글을 착용할 때 손잡이와 다리 블록을 실제로 볼 수 있는지 확인하십시오. 참가자들에게 편안한 자세로 머리를 들고 약 3m 앞의 바닥에 있는 고정 지점을 직접 보라고 지시하여 각 시험을 시작합니다. 참가자가 주변 시야의 핸들과 장애물의 위쪽 부분을 보도록 시선이 설정되도록 배치합니다. 핸들이 파악 가능한 범위 내에 있는지 확인하기 위해 바디를 배치합니다. 참가자가 바닥과 접촉하는 동안 앞으로 몸을 숙이게 하십시오. 이것은 몸의 나머지 가 직선에 남아있는 동안 발목에 대한 회전이 필요합니다. 케이블이 릴리즈될 때 균형을 회복하기 위해 전진 단계가 필요한 최소한의 린 각도로 특정 린 위치를 결정합니다. 이것은 참가자가 더 이상 발 – 인 – 장소 반응을 사용하여 앞으로 낙하를 방지 할 수없는 각도인 발목 관절에서 임계 체질 각도를 찾는 반복적 인 과정입니다. 이 설정 되면, goniometry를 사용 하 여 테스트 를 통해 마른 각도 확인. 보상 균형 응답에 대한 어포던스 및 제약 조건 오른쪽 의 참가자 옆 벽에 안전 손잡이를 고정합니다. 전동 커버를 사용하여 이 핸들에 대한 액세스를 제어합니다. 핸들이 발견되면 참가자가 지원되는 전방 린에서 풀려나면 균형을 회복하는 데 사용할 수 있습니다. 손잡이가 드러나는 시험 중에 참가자의 다리 앞에 다리 블록을 놓습니다. 다리 블록은 스텝을 방해하지만, 발로 차면 변위될 수 있음을 의미하는 제자리에 단단히 설정되지 않았습니다. 다리 블록을 프로그래밍하여 자유로운 움직임을 허용하고 부상을 방지하기 위해 규정을 준수하는 재료로 구성합니다.참고 : 다리 블록은 지상에서 거의 30 인치 상승 (대부분의 개인의 중간 허벅지 수준)을 감안할 때 ‘전부 또는 없음’단계 결정을 강제로 구성되었습니다. 복구 단계의 더 미묘한 봉쇄에 관심이 연구원을 위해, 이러한 장치는 다음 그들을 취소하는 적응 단계를 허용 할 더 작고 짧은 장애물을 사용하도록 수정 할 수 있습니다. 검은 색 방수포를 사용하여 손잡이를 덮고 특정 시험에서 볼 수 없습니다. 핸들은 동일한 위치에 장착된 상태로 유지되지만 직접 시각적 접근을 방지하고 지지대를 붙잡지 못하도록 물리적으로 덮여 있습니다. 이 지지 대핸들을 덮으면 다리 블록을 제거하여 필요한 경우 단계 반응을 허용합니다. 시야 제어 액정 고글을 통해 자세 가루를 이동하고 제어하기 직전에 시야를 제한하십시오(재료 표 참조). 고글이 닫히면 시각적 장면에 대한 액세스를 방지하여 참가자가 다가오는 응답 상태를 인식하지 못합니다. 고글이 닫혀 있는 동안 레그 블록의 특정 구성을 변경하고 각 시험의 가용성을 처리하여 참가자가 고글이 열리면 환경을 신속하게 인식해야 합니다. 각 시험이 시작될 때 컴퓨터 트리거서보 모터를 통해 핸들 커버와 레그 블록을 제자리로 이동합니다. 참가자가 귀마개를 착용하고 다가오는 상태에 대한 고급 신호를 피하기 위해 시각적 폐색 기간 동안 모터가 지속적으로 움직이게하십시오. 4. 실험적인 디자인 테스트에 앞서 참가자들에게 손잡이에 도달하고 기울어진 자세에서 앞으로 나아가는 방법을 간략하게 숙지하십시오. 참가자들에게 다가오는 연습 조건에 대한 완전한 지식을 제공하고 불확실성이 없는지 확인하십시오. 참가자들에게 고글을 열면 손잡이가 덮여 있고 스테핑 경로가 분명해지라고 지시한다. 잠시 후, 지원 케이블이 해제됩니다 그리고 그들은 앞으로 떨어지는 피하기 위해 신속하게 단계를해야합니다. 단계를 피하기 위해 핸들을 잡을 수 있는지 여부에 대한 유사한 지침을 사용합니다. 테스트와 연습 을 통해, 갑자기 케이블 릴리스에 의해 이동하라는 메시지가 표시되지 않는 한 참가자에게 편안한 상태를 유지하도록 지시하십시오.참고: 평균적으로 참가자는 공식적인 테스트를 시작하기 전에 약 10번의 연습 시도가 필요합니다. 시험 간의 응답 설정을 임의로 변경합니다. 지지 케이블에서 분리된 경우, 참가자는 벽걸이 안전 핸들에 도달하거나 걸음 경로가 명확한 경우 앞으로 나아가서 안정성을 회복해야 합니다. 각 평가판이 시작될 때 항상 오클루전 고글을 닫고 응답 설정이 변경됩니다. 설정을 변경할 수 있도록 임의기간(보통 약 3-4s)동안 고글을 닫습니다. 고글이 열리면 두 가지 가능한 응답 설정 중 하나를 제공합니다: (1) 다리 블록이 존재하고 지지 대핸들이 존재하거나 (2) 다리 블록이 없고 지지 대핸들이 없습니다.참고: 첫 번째 조건에서는 편안한 도달 거리에서 지지 핸들을 사용할 수 있으며 다리 블록은 스텝을 방지합니다. 이 설정은 사용 가능한 유일한 옵션은 오른쪽 팔로 사용 가능한 지원 핸들을 빠르게 파악하는 컨텍스트를 적용합니다. 두 번째 조건은 지원 핸들의 사용을 방지하면서 복구 단계를 허용합니다. 교란이 발생하는 시험에서는 고글이 열린 직후 케이블을 놓습니다. 이 지연 기간은 연구 요건에 따라 다르지만 200-1,000 ms범위입니다. 일부 시험의 경우 catch 평가판역할을 해제하지 마십시오. 이렇게 하면 시력에만 기반한 예상 응답을 피할 수 있습니다. 각 시험이 마지막 10 s를 가지고, 참가자가 필요에 따라 재설정 할 수있는 기회를 허용하기 위해 시험 사이에 짧은 일시 정지와. 참가자들에게 각 시험 블록 사이에 잠시 휴식을 주고 앉게 한다. 기본 실험 디자인은 그림 3(아래쪽)에 도시되어 있습니다.참고: 총 시험 수는 각 연구의 필요에 맞게 다양하지만 3~4개의 테스트 블록으로 나뉘어진 약 100개의 시험을 포함하는 경향이 있습니다. 그림 3. TMS 기반 방법은 모터 준비에 대한 환경 어미던스 및/또는 제약 을 인식하는 것의 영향을 조사합니다. 상단. 린 & 방출 장치는 예측할 수 없는 방식으로 참가자를 방출합니다(교란 테스트 블록만). 교란의 크기는 팔이나 다리를 사용하여 안전한 손잡이에 도달하거나 전진하는 단계를 통해 안정적인 지지 기반을 다시 설정하는 등 신속한 지지 변화 반응이 필요했습니다. 시험 사이에, 비전은 액정 오클루전 안경을 사용하여 가려졌고 전경에 있는 물체는 무작위로 재배열되었다. 하단. 타임라인은 환경에 대한 시각적 액세스를 사용할 수 있게 된 시기와 시각적 액세스 및 섭동을 모두 기준으로 TMS 프로브의 타이밍을 나타냅니다. TMS에 대한 근육 반응의 피크 대 피크 진폭(즉, 모터 유발 전위, MEP)은 교란 전 기간 동안 코르티코피날 각성 지수를 제공했다. 이 그림은 손 동작(솔리드, 파란색 선)과 핸들이 덮여 있는 평가판(점선, 빨간색 선)에 대한 어포던스의 가설 영향을 보여 주는 이론적 응답 데이터를 제공합니다. 이 그림에서 두 시험/조건은 특정 환경 컨텍스트에 따라 잠재적인 작업을 용이하게 하거나 억제하기 위해 모터 출력을 준비하는 가설 효과를 설명하기 위해 중첩됩니다. 볼턴 외21에서그림 1에서 적응 . 이 예에서 TMS는 코르티코피날 절삭성을 조사하는 데 사용되었습니다. 그러나 이것은 이 수정된 린 & 릴리즈를 사용하여 이벤트 시퀀스의 기본 표현을 제공하기 위한 것입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오. 5. TMS 프로토콜 (선택 사항) 참가자가 전방 린에서 지원되는 동안 손 모터 피질 표현을 통해 단일 펄스 TMS를 제공합니다. 고글을 개봉한 직후에 TMS 펄스를 전달하지만, 이동 하기 전에 환경 보기가 모터 세트에 미치는 영향을 조사합니다. TMS가 전달되는 시기를 포함하여 평가판 중에 이벤트 시퀀스를 시각화하려면 그림 3을 참조하십시오. 연구 질문에 따라 TMS 전달 타이밍을 설정합니다. 대표적인 결과에서, 자극은 100 ms와 200 ms 포스트 비전 사이에서 변화했습니다. 위에 나열된 응답 설정 외에도 고글을 열지 않고도 TMS를 제공하기 위해 테스트 전반에 걸쳐 ‘비전 없음’ 참조 시험을 무작위로 분산합니다. 이 조건의 목적은 운동 활동의 모든 작업 관련 변화(예를 들어, 증가된 각성)에 대한 기준을 제공하는 것이다.참고 : 특정 TMS 절차에 대한 자세한 내용은 볼턴 외21 및 구드 외22에서찾을 수 있습니다. 시상 평면에 약 45° 방향의 자극 코일을 사용하여 1차 모터 피질(M1)에 자기 자극을 전달합니다(재료 표참조). 최적의 위치에 자극을 적용하여 오른손에 있는 FDI 근육에서 모터 유발 전위(MEP)를 얻습니다(즉, 모터 ‘핫스팟’). ‘핫스팟’이 발견되면 테스트 자극 강도가 결정됩니다. 현재 연구 목적을 위해, 이것은 평균 MEP가 대략 1-1.5 mV 피크-피크인 자극 강도입니다. 이 위치에 TMS 코일을 고정하고 헤드 모션이 발생하는 경우(예: 케이블 해제 후) 코일 위치를 재설정합니다. 피험자가 코르티코척추 흥분성에 대한 자세 상태 영향을 고려하기 위해 앞으로 기대어 서있는 동안 시험 자극 강도를 결정하십시오.