참가자
이 연구에서 등록된 임상시 Trials.gov (NCT02358915)과에서 실시한 바이스 연구 센터 부문에서의 Biokinesiology 및 물리 치료의 남부 캘리포니아 대학. 참가자들은 캠퍼스 전단지와 입소문을 통해 모집되었습니다.
모든 참가자는 연구 시작 전에 제도적으로 승인 된 동의서를 제공 받았다. 포함 기준은 다음과 같습니다:비 장애인 및 명령에 따라 눈에 보이는 귀의 움직임없이. 제외 기준 포함:외상성 뇌 손상,인지 장애,신경근 질환,편두통,측두 하악 관절 기능 장애 또는 발작의 자체보고 병력. 또한,참가자들은 이식 된 맥박 조정기 또는 제세 동기 장치가 있거나 임신 한 것으로보고 된 경우 제외되었습니다.
2 상 훈련 프로토콜
2 상 훈련 프로토콜(그림 1) 1)구성:1 단계-촉진 단계-전기 자극 및 움직임 피드백을 통해 팸스의 위치와 움직임에 대한 경험을 제공하도록 설계되었으며:2 단계—기술 습득 단계-참가자가 특허받은 헤드 마운트 장치를 착용하면서 세 가지 점진적으로 더 도전적인 목표 지향적 인 컴퓨터 게임을 통해 조정되고 숙련 된 팸 활성화를 연습 할 수있게했습니다. 필수는 아니지만 공식적인 훈련 시간 외에”귀 흔들기”연습이 권장되었습니다.
각 훈련 단계 전후에 피드백없이 수행 된 5 개의 시험 전 및 사후 테스트 귀의 움직임이있는 2 단계 훈련 프로토콜을 보여주는 흐름도. 단계 나는 전기 자극과 귀 모션 바이오 피드백 사용. 2 단계는 기술 기반 컴퓨터 게임 플레이를 위해 리치바이오닉스가 개발한 4 채널 셈지 측정 시스템과 소프트웨어를 사용했습니다. 최대 자발적 수축
각 연습 세션 전에 이전 세션 후에 경험 한 부작용(예:근육통,두통)을 문서화하기 위해 5 항목 설문지를 투여했습니다.
우리의 주요 의존 측정은 귀의 움직임입니다. 피드백이없는 최대 귀의 움직임은 학습을 캡처하기 위해 두 단계의 훈련(즉,촉진 및 기술 습득)동안 각 훈련 세션 전후에 기록되었습니다. 이 테스트 세션에 대한 구체적인 지침은”가능한 한 귀를 위아래로 움직여 10 초 동안 유지”하는 것입니다.
기술 및 장비
1 단계:촉진
전기 자극기는 패스트 스타트 비코르토(캘리포니아 어바인)에 의해 생산되었으며,식품의약국에서 승인한 신경근 전기 자극기이다. 자극기는 각 채널에 대해 독립적인 자극 수준이 설정될 수 있는 2 개의 독립적인 채널을 가지며,감각 수준 자극 또는 신경근 수준 자극(즉,운동 수준)을 유도한다. 표준,상업적으로 이용 가능한 작은 자기 접착 전극(1 센티미터 직경,자기 접착 자극 전극)각 훈련 세션 전에 각 귀의 우수한 및 후방 귀 근육 위에 피부에 직접 배치 하였다.
운동 피드백은 혁신적인 스포츠 훈련 주식회사에 의해 모션모니터를 통해 제공되었다. 버전 9.22(2015). 3 개의 센서가 3 개의 위치에 배치되었습니다:하나는 오른쪽 귀 나선에,하나는 왼쪽 귀 나선에,다른 하나는 눈썹 사이에 배치되었습니다(그림 1). 2,삽입). 귀 나선의 위치는 각 테스트 세션에 걸쳐 120 헤르쯔의 샘플링 속도로 전자기 마커를 통해 수집 하 고 컴퓨터 화면에 시각적 피드백으로 제공(그림. 2 비).
ㅏ 빠른 시작 전기 자극기 참가자가 잡고 표면 전극 촉진 단계에 사용됩니다. 전극은 우수한(보이지 않음)및 후방 귀 주위 근육의 근육 배에 위치했습니다(삽입 참조). 삽입 뷰는 또한 모션 피드백에 사용 된 귓바퀴 나선에 위치한 귀 이동 전극을 보여줍니다. 2.회원가입 시,회원가입 시,회원가입 시,회원가입 시,회원가입 시 모션 피드백이 있는 컴퓨터 화면이 앞에 있고 미러가 왼쪽에 있습니다
2 단계:기술 습득
표면 근전도 검사는 바이오 세미 활성 2 근전도 측정 시스템(박쥐)을 통해 기록되었습니다. 헤드 마운트 장치는 식별 된 각 근육 그룹(양측 상 및 후방 귀의 근육)내에 4 개의 전극 접촉 배열을 제공했습니다(그림 1). 3 에이). 이전 장치 테스트는 네 개의 채널 사이의 최소한의 크로스 토크를 확인했다. 전극은 피부 표면에 건조 연락처로 사용 금 도금 핀을 통해 일했다. 그림 3 은 안정화를 위해 한 쌍의 안경 프레임에 통합 된 헤드 마운트 장치를 보여줍니다. 그림 3 은 게임 플레이를 위해 헤드 마운트 셈 수집 시스템을 사용하는 참가자를 보여줍니다.
헤드셋 시스템에는 다중 채널 비 침습적 측정 시스템이 포함되어 있습니다. 헤드셋에 장착 된 중앙 전극 우수한 및 후방 귀 주위 근육을 통해 귀 주위 피부에 배치 하 고 응용 프로그램 특정 소프트웨어를 사용 하 여 신호를 기록 했다. 비 2 단계 교육 세션 동안 헤드셋을 컴퓨터 앞에 놓고 게임을 하는 참가자를 보여줍니다
소프트웨어는 3 개의 컴퓨터 게임 도중 통제를 가능하게 하기 위하여 4 개의 표적으로 한 귀 주위 근육에서 복잡한 조화 본을 변형시키기 위하여 이용되었다. 커서 제어에 변환 하는 알고리즘”활성화”근-평균-제곱 때 근육에서 식별 된 근전압 전압 임계값을 초과 합니다. 근전도 신호는 540 헤르쯔에서 샘플링 하 고 10 헤르쯔 위에 필터링 된 하이 패스. 녹음 8 단극 근전도 채널에서 찍은 4 개의 근육의 각 쌍 및 차동 궁극적으로 출력의 4 채널을 제공 하는 소프트웨어에서 계산. 활성화는’꺼짐’또는’켜짐’상태에 따라 계산되었습니다. ‘에’상태를 확인 하는 간단한 임계값 매력적,기본 노이즈 강도 및 활성화 강도 크기 변동성이 가능성을 배제 하 고 동적으로 계산 하는 데 필요한 임계값. 따라서 15 초마다 두 개의 클러스터(‘꺼짐’및’켜짐’상태)를 가정하여 이전 데이터의 최대 120 초에 대해 가우스 혼합물 분포를 계산했습니다. 그런 다음 현재 활성화는 활성 클러스터에 해당하는 이전 확률에 따라 측정되며 임계 값은 0.9 로’켜짐’상태를 나타냅니다.
이 시스템은 관찰중인 4 개의 귀 주위 근육에 해당하는 4 개의 근전도 채널에 대해 이러한 계산을 지속적으로 수행했습니다. 각 게임에 대해 일련의 규칙이 근전도”활성화”에 의해 게임이 어떻게 제어되는지 확립했습니다.
첫 번째 게임(기본 기술)에서 화면 상단에 50 벽돌(10,000,000 그리드에 배열)가 있었다. 참가자는 패들로 벽돌을 향해 공을 반복적으로 튕겨서 모두”부러 뜨릴”필요가 있었는데,이 패들은 왼쪽에서 오른쪽으로 움직여 공을 뒤로 튕겨 볼 아래에 위치 시켰습니다. 따라서 참가자는 패들을 오른쪽 또는 왼쪽으로 움직여 다양한 속도와 각도로 이동하는 공을 멈춰야합니다. 이 게임에서,주어진 쪽의 귀의 근육 중 하나 또는 둘 모두가 반대쪽에 활성화가없는 상태에서 활성화되면 패들이 움직입니다. 이 게임은 좌우로 제어를 전환 할 수있는 능력이 필요합니다.
두 번째 게임(중급 기술)에서 피험자는 원 주위에 배열 된 다른 대상을 목표로 2 차원 화면 주위로 커서를 이동하도록 요청받습니다. 양측 팸 활성화가있는 경우이 게임에서 커서는 앞으로 이동합니다. 커서는 오른쪽 또는 왼쪽의 방향을 회전합니다. 성능은 포인팅 장치의 정확성을 평가하기위한 표준 메트릭 인 피트의 법칙 점수를 사용하여 채점되었습니다. 이 게임은 4 개의 팸 모두의 고립되고 조정 된 활성화가 필요했습니다.
세 번째 게임(높은 기술)에서 학습자는 각각 다른 귀 주위 근육과 관련된 네 개의 사각형 중 하나를 채우도록 요청받습니다. 관련 근육이 다른 근육의 부재에서 활성화 된 경우이 게임에서,주어진 광장은 채울 것입니다. 이 게임은 다른 세없이 네 개의 근육의 각각의 선택적 활성화가 필요합니다. 다른 사각형이 완전히 채워지기 전에 대상 사각형이 완전히 채워지는 한 다른 사각형이 부분적으로 채워지는 것이 허용되었습니다. 원하는 결과 고립 된 근육 활성화 및 게임 3 에 성공에 필요한 조정에 대 한 학습된 기능에 의해 반영 됩니다.
절차
1 단계:촉진
1 단계는 참가자들에게 귀 운동에 대한 팸의 자발적 제어를 얻기 위한 입력과 경험을 제공했다. 근육 수축을 촉진하기 위해 전기 자극이 적용되었습니다. 참가자는 거울과 모션 모니터 앞에 위치했다. 2 비).
첫 번째 훈련 세션에서 자극기를 근육 수축 없이 감각 수준 자극으로 설정하여 귀 근육 활성화를 가능하게 하였다. 나머지 세션과 달리 세션 1 의 경우 귀를 움직이는 명시적인 명령이 없었습니다. 대신,참가자는 감각 자극의 위치에주의를 기울이도록 요청 받았다. 세션 2~9 귀 운동의 크기에 대 한 제공 하는 피드백 모터 수준 신경 근육 학 전기 자극의 응용 프로그램을 통해 팸의 자발적인 움직임을 향상 했다. 참가자는 최대한으로 자극 주기와 동시 계약에 요청 했다. 참가자들은 1 분 시험,귀 당 세션 당 최대 25 회의 시험,시험 사이에 약 10 초의 휴식을 취했습니다. 전기 자극 매개 변수는 신경근 활성화를 최적화하기 위해 설정되었으며 표 1 에 자세히 설명되어 있습니다.
실무 교육 프로토콜의 개발과 일치,우리는 기술 습득에 촉진에서 진행을위한 몇 가지 지침을 설립. 우리의 초기 가정은 귀 운동의 주어진된 크기 모집 및 조정과 관련 된 것 이었다. 돌이켜 보면,이 지나치게 단순했다. 우리의 분석을 통해 우리는 귀 운동 모집 또는 조정의 적절 하 게 민감한 측정 되지 않았습니다 깨달았다. 초기 프로토콜은 참가자가 측정 가능한 귀의 움직임을 5 밀리미터 생산할 수 있다면 기술 습득으로 진행될 것으로 예상하도록 작성되었습니다. 프로토콜 개발 중 일부 참가자는 측정 가능한 움직임을 5 밀리미터 이전에 또는 생산 한 후속 세션에서 가시적이고 일관된 신호를 보여주었습니다. 그러나 귀의 제어의 유일한 객관적인 측정은 운동 진폭이었습니다. 따라서 프로토콜은 다음과 같은 경우 진행을 허용하기 위해 상당히 느슨해졌습니다: 1)각 새로운 훈련 세션의 사전 테스트 세션의 가시적 인 검사는 이전 훈련 세션의 사후 테스트와 비슷했습니다. 이를 통해 새로운 기술을 배우려고 할 때 사용되는 참가자 맞춤형 진행과 마찬가지로 참가자를 자신의 속도로 이동할 수있었습니다. 또한,귀의 움직임의 진폭 연습의 기술 단계를 시작 하는 준비의 최고의 지표 되지 않을 수도 있습니다 인정. 예를 들어 아이디 7 의 데이터를 참조하십시오.
2 단계:기술 습득
기술 습득 단계를 통해 참가자들은 점진적으로 더 도전적인 세 가지 컴퓨터 게임을 통해 연습을 동기 부여함으로써 새로운 발견 된 의지 통제를 개발할 수있었습니다. 이 신호는 목표 지향적 인 컴퓨터 게임을하는 데 사용되었습니다. 일반적으로 게임 연습은 세션 당 최대 1.5 시간,주당 2-3 회까지 5 세션 이상 진행되었습니다. 촉진 단계에서와 마찬가지로 참가자들은 훈련 세션 밖에서 귀 움직임을 연습하도록 권장되었습니다. 컴퓨터 게임은 각 게임은 어려움이 증가와 함께,양자 팸 제어의 연습을위한 목표 지향적 인 작업을 제공합니다.
이러한 컴퓨터 게임을 순서대로 재생하는 동안 참가자들은 그림 1 에 표시된 헤드 마운트 셈 시스템을 착용했습니다. 그래픽 디스플레이 및 청각 톤을 통해 참가자는 자발적 통제의 변화를 인식 할 수있었습니다. 이 피드백은 4 개의 귀 주위 근육의 자발적인 조정의 측면에 대 한 기술 습득을 향상 생각 했다.
통계 분석
기술 통계는 촉진 및 기술 단계의 각 세션 후에 수집 된 테스트 후 귀의 이동 데이터에서 파생되었습니다. 각 세션 후에 얻은 5 개의 테스트 후 시험으로부터 계산되었습니다. 그룹 비교는 학습자와 빈약 한/비 학습자 간의 비 파라 메트릭 웰치의 티 테스트를 사용하여 수행되었습니다. 모든 통계 테스트는 연구 버전 3.4 를 사용하여 수행되었습니다.