Ein aufstrebendes Zielparadigma, um schnelle Visuomotor-Antworten auf menschliche Oberkörpermuskeln zu evozieren

Wenn wir eine Nachricht auf unserem Handy bemerken, werden wir aufgefordert, eine visuell geführte Reichweite durchzuführen, um unser Telefon abzuholen und die Nachricht zu lesen. Visuelle Funktionen wie die Form und Größe des Telefons werden in Motorbefehle umgewandelt, die es uns ermöglichen, das Ziel erfolgreich zu erreichen. Solche visuomotorischen Transformationen können unter Laborbedingungen untersucht werden, die ein hohes Maß an Kontrolle ermöglichen. Es gibt jedoch Szenarien, in denen die Reaktionszeit wichtig ist, z. B. das Telefon zu fangen, wenn es fallen sollte. Laborstudien über schnellvisuomotorisches Verhalten basieren oft auf verdrängten Zielparadigmen, bei denen laufende Bewegungen während des Fluges nach einer Änderung der Zielposition modifiziert werden (siehe z.B. Ref.^1,2). Während solche Online-Korrekturen in <150 ms³auftreten können, ist es schwierig, den genauen Zeitpunkt der schnellen Visuomotor-Ausgabe allein mit Kinematik zu ermitteln, da der Arm mit Niedrigen passieriert ist und weil die schnelle Visuomotor-Leistung eine Bewegung bereits während des Fluges ersetzt. Solche Komplikationen führen zu Unsicherheit über die Substrate, die schnellen visuomotorischen Reaktionen zugrunde liegen (siehe Ref.⁴ zur Überprüfung). Einige Studien deuten darauf hin, dass subkortikale Strukturen wie der überlegene Colliculus, anstatt fronto-parietale kortikale Bereiche, Online-Korrekturen initiieren können⁵.

Diese Ungewissheit in Bezug auf die zugrunde liegenden neuronalen Substrate kann zumindest teilweise auf das Fehlen eines zuverlässigen Biomarkers für die Leistung des schnellen Visuomotor-Systems zurückzuführen sein. Kürzlich haben wir ein Maß für schnelle visuomotorische Reaktionen beschrieben, die aus statischen Haltungen erzeugt und mittels Elektromyographie (EMG) aufgezeichnet werden können. Stimulus-gesperrte Reaktionen (SLRs) sind zeitgesperrte Ausbrüche der EMG-Aktivität, die der freiwilligen Bewegung^6,7vorausgehen und sich nach DemBeginn des Stimulus konstant um 100 ms entwickeln. Wie der Name schon sagt, werden SLRs durch Stimulus-Beginn evoziert, auch wenn eine eventuelle Bewegung⁸ zurückgehalten wird oder sich in die entgegengesetzte Richtung^{bewegt 9}. Darüber hinaus sind SLRs, die durch Zielverschiebung in einem dynamischen Paradigma evoziert werden, mit kürzeren Online-Latenzkorrekturen¹⁰verbunden. Somit bieten SLRs eine objektive Maßnahme zur systematischen Untersuchung des Ausgangs eines schnellen Visuomotorsystems, das an kurzen Latenz-RTs beteiligt ist, da sie aus einer statischen Haltung erzeugt und von anderen EMG-Signalen analysiert werden können, die nichts mit der Anfangsphase der schnellen Visuomotor-Reaktion zu tun haben.

Ziel der aktuellen Studie ist es, ein visuell geführtes Erreichensparadigma zu präsentieren, das SLRs robust hervorruft. Frühere Studien zur Untersuchung der Spiegelreflexkamera haben über weniger als 100 % Nachweisraten bei den Teilnehmern berichtet, selbst wenn sie invasivere intramuskuläre Aufnahmen^6,8,9verwenden. Niedrige Nachweisraten und die Abhängigkeit von invasiven Aufzeichnungen begrenzen den Nutzen von SLR-Maßnahmen bei zukünftigen Untersuchungen des schnellen Visuomotoriksystems bei Krankheiten oder über die gesamte Lebensdauer hinweg. Während einige Probanden einfach keine SLRs ausdrücken, waren die zuvor verwendeten Reize und Verhaltensparadigmen möglicherweise nicht ideal, um die Spiegelreflexkamera zu evozieren. Frühere Berichte über SLRs haben in der Regel Paradigmen verwendet, bei denen Teilnehmer visuell geführte Reichweiten in Richtung statische, plötzlich erscheinende Ziele^6,9generieren. Allerdings ist ein schnelles Visuomotor-System das wahrscheinlichste, das in Szenarien benötigt wird, in denen man schnell mit einem fallenden oder fliegenden Objekt interagieren muss, was dazu führt, dass man sich fragt, ob bewegungsische anstatt statische Reize sLRs besser evozieren können. Daher haben wir ein bewegliches Zielparadigma zur Untersuchung von Augenbewegungen¹¹angepasst und es mit einer pro/anti visuell geführten Erreichungsaufgabe kombiniert, die zur Untersuchung der Spiegelreflexkamera⁹verwendet wird. Im Vergleich zu Denergebnissen von Paradigmen, die zuvor verwendet wurden^6,8,9, wurde festgestellt, dass sich SLRs im sich abzeichnenden Zielparadigma früher entwickelten, höhere Magnituden erreichten und in unserer Teilnehmerstichprobe häufiger waren. Insgesamt fördert das sich abzeichnende Zielparadigma die Expression schneller visuomotorischer Reaktionen in einem solchen Maße, dass objektive EMG-Maßnahmen zuverlässig mit Oberflächenaufzeichnungen durchgeführt werden können, wodurch Die Studie innerhalb klinischer Populationen und über die gesamte Lebensdauer hinweg potenziert wird. Darüber hinaus kann das sich abzeichnende Zielparadigma auf viele verschiedene Arten geändert werden, wodurch gründlichere Untersuchungen der sensorischen, kognitiven und motorischen Faktoren gefördert werden, die schnelle visuomotorische Reaktionen fördern oder modifizieren.