Een opkomende doel paradigma op te roepen snelle visuomotorische reacties op humane bovenste ledematen spieren

Wanneer we een bericht op onze mobiele telefoon opmerken, worden we gevraagd om een visueel begeleid bereik uit te voeren om onze telefoon op te nemen en het bericht te lezen. Visuele functies zoals de vorm en grootte van de telefoon worden omgezet in motorcommando’s waardoor we het doel met succes kunnen bereiken. Dergelijke visuomotorische transformaties kunnen worden bestudeerd in laboratoriumomstandigheden, die een hoge mate van controle mogelijk maken. Er zijn echter scenario’s waarin de reactietijd belangrijk is, bijvoorbeeld het vangen van de telefoon als deze zou vallen. Laboratoriumstudies van snel visuomotorisch gedrag zijn vaak afhankelijk van verplaatste doelparadigma’s waarbij doorlopende bewegingen halverwege de vlucht worden gewijzigd na enige verandering in de doelpositie (bijvoorbeeld ref.^1,2). Hoewel dergelijke online correcties kunnen optreden in <150 ms^3,is het moeilijk om de exacte timing van snelle visuomotorische output met behulp van kinematica alleen als gevolg van de low-pass filtering kenmerken van de arm vast te stellen, en omdat snelle visuomotorische uitgang vervangt een beweging al in het midden van de vlucht. Dergelijke complicaties leiden tot onzekerheid over de substraten die ten grondslag liggen aan snelle visuomotorische reacties (zie ref.⁴ voor beoordeling). Sommige studies suggereren dat subcorticale structuren zoals de superieure colliculus, in plaats van fronto-pariëtale corticale gebieden, online correcties kunnen initiëren⁵.

Deze onzekerheid met betrekking tot de onderliggende neurale substraten kan, althans gedeeltelijk, te wijten zijn aan het ontbreken van een betrouwbare biomarker voor de output van het snelle visuomotorische systeem. Onlangs hebben we een maat beschreven van snelle visuomotorische reacties die kunnen worden gegenereerd uit statische houdingen en geregistreerd via elektromyografie (EMG). Stimulus-locked reacties (spiegelreflexcamera’s) zijn tijd vergrendeld uitbarstingen van EMG activiteit die voorafgaan aan vrijwillige beweging^6,7, evolueert consequent ~ 100 ms na stimulus begin. Zoals de naam al aangeeft, worden spiegelreflexcamera’s opgeroepen door stimulus begin, aanhoudend, zelfs als een uiteindelijke beweging wordt ingehouden⁸ of beweegt in de tegenovergestelde richting⁹. Bovendien worden spiegelreflexcamera’s die worden opgeroepen door doelverplaatsing in een dynamisch paradigma geassocieerd met kortere latentie online correcties¹⁰. Zo bieden spiegelreflexcamera’s een objectieve maatregel om systematisch de output van een snel visuomotorisch systeem te bestuderen dat betrokken is bij korte latentie-RT’s, aangezien deze kunnen worden gegenereerd uit een statische houding en kunnen worden ontleed aan andere EMG-signalen die niets te maken hebben met de beginfase van de snelle visuomotorische respons.

Het doel van de huidige studie is om een visueel geleide bereiken paradigma dat robuust serreflex lingen ontlokt presenteren. Eerdere studies die de SLR onderzochten, hebben minder dan 100% detectiepercentages gemeld voor deelnemers, zelfs bij het gebruik van meer invasieve intramusculaire opnamen^6,8,9. Lage detectiepercentages en een afhankelijkheid van invasieve opnamen beperken het nut van SLR-maatregelen in toekomstige onderzoeken naar het snelle visuomotorische systeem bij ziekte of over de levensduur. Hoewel sommige onderwerpen gewoon geen spiegelreflexcamera’s uitdrukken, zijn de stimuli en gedragsparadigma’s die voorheen werden gebruikt misschien niet ideaal geweest om de spiegelreflexcamera op te roepen. Eerdere rapporten van spiegelreflexcamera’s hebben meestal paradigma’s gebruikt waarbij deelnemers visueel geleide bereiken genereren naar statische, plotseling verschijnende doelen^6,9. Echter, een snelle visuomotorische systeem is de meest waarschijnlijke nodig in scenario’s waar men moet snel interageren met een vallend of vliegend object, waardoor men zich afvraagt of bewegen in plaats van statische stimuli beter spiegelreflexcamera’s kunnen oproepen. Daarom hebben we een bewegend doelparadigma aangepast dat wordt gebruikt om oogbewegingen¹¹te bestuderen, en deze gecombineerd met een pro/anti visueel geleide bereikende taak die wordt gebruikt om de SLR⁹te onderzoeken. In vergelijking met resultaten van paradigma’s die eerder^6,8,9werden gebruikt, bleek dat spiegelreflexcamera’s in het opkomende doelparadigma eerder evolueerden, hogere grootheden bereikten en vaker voorkwamen in onze deelnemerssteekproef. Over het algemeen bevordert het opkomende doelparadigma de expressie van snelle visuomotorische reacties in een zodanige mate dat objectieve EMG-maatregelen betrouwbaar kunnen worden gemaakt met oppervlakte-opnamen, versterkende studie binnen klinische populaties en over de levensduur. Verder kan het opkomende doelparadigma op veel verschillende manieren worden gewijzigd, waardoor grondiger onderzoek naar de sensorische, cognitieve en motorische factoren wordt bevorderd of gewijzigd die snelle visuomotorische reacties bevorderen of wijzigen.