Deltakere
denne studien ble registrert I Kliniske Studier. Trials.gov (NCT02358915) og utført VED BICE research center I Divisjonen For Biokinesiologi og Fysioterapi Ved University Of Southern California. Deltakerne ble rekruttert gjennom campus flyers og jungeltelegrafen.
alle deltakerne ble gitt et institusjonelt godkjent samtykkeskjema før studiestart. Inklusjonskriteriene var: ikke-deaktivert, og uten synlig auricle bevegelse på kommando. Eksklusjonskriterier inkluderte: en selvrapportert historie med traumatisk hjerneskade, kognitiv svekkelse, nevromuskulær sykdom, migrene hodepine, temporomandibulær ledd dysfunksjon eller anfall. I tillegg ble deltakerne ekskludert hvis de rapporterte å ha en implantert pacemaker eller defibrillator enhet eller var gravid.
tofasetreningsprotokoll
tofasetreningsprotokollen (Fig. 1) besto av: Fase 1-tilretteleggingsfasen – som ble designet for å gi erfaring Med PAMs-plassering og bevegelse gjennom elektrisk stimulering og bevegelsesfeedback og: Fase 2-ferdighetsoppkjøpsfasen – som tillot deltakerne å øve koordinert Og dyktig PAMs-aktivering gjennom tre gradvis mer utfordrende målrettede dataspill mens de hadde på seg den patenterte hodemonteringsenheten. Selv om det ikke var nødvendig, ble det oppmuntret til å praktisere «ørevigling» utenfor den formelle treningstiden.
Flytdiagram Som Illustrerer tofasetreningsprotokollen med 5 trial pre – og post-test auricular bevegelse utført uten tilbakemelding, før og etter hver treningsfase. Fase i brukte elektrisk stimulering og ørebevegelse biofeedback. Fase II brukte et firekanals sEMG målesystem og programvare utviklet Av ReachBionics for ferdighetsbasert dataspill. MVC = maksimal frivillig sammentrekning
Før hver treningsøkt ble det gitt et 5-punkts spørreskjema for å dokumentere eventuelle bivirkninger (f.eks. muskelsår, hodepine) opplevd etter forrige økt.
vårt primære avhengige mål er aurikulær bevegelse. Maksimal aurikulær bevegelse uten tilbakemelding ble registrert før og etter hver treningsøkt i begge faser av trening (dvs.tilrettelegging og ferdighetstilegnelse) for å fange opp læring. Spesifikke instruksjoner for disse testøktene er å «flytte øret oppover og bakover så langt du kan og hold det i 10 sekunder».
Teknologi og utstyr
Fase 1: tilrettelegging
den elektriske stimulatoren ble produsert Av FastStart VQOrtho (Irvine, CA) og er EN FDA-godkjent nevromuskulær elektrisk stimulator. Stimulatoren har to uavhengige kanaler for hvilke uavhengige stimuleringsnivåer kan settes for hver kanal, noe som fører til sensorisk nivåstimulering eller nevromuskulær nivåstimulering (dvs.motornivå). Standard, kommersielt tilgjengelige små selvklebende elektroder (1 cm diameter, selvklækkende stimuleringselektroder) ble plassert direkte på huden over de overlegne og bakre aurikulære musklene i hvert øre før hver treningsøkt.
bevegelsestilbakemeldingen ble gitt Gjennom motionmonitor® av Innovative Sports Training, Inc. versjon 9.22 (2015). Tre sensorer ble plassert på tre steder: en på høyre øre helix, en på venstre øre helix, og en mellom øyenbrynene (Fig . 2, sett inn). Posisjonen til ørehelixen ble samlet inn gjennom en elektromagnetisk markør med en samplingsfrekvens på 120 Hz gjennom hver testøkt og gitt som visuell tilbakemelding på dataskjermen(Fig. 2b).
En FastStart elektrisk stimulator som holdes av deltakeren og overflateelektroder som brukes til tilretteleggingsfasen. Elektroder ble plassert på muskelmagen av de overlegne (ikke sett) og bakre peri-aurikulære musklene (se Innsats). Innsettingsvisningen viser også ørebevegelseselektroden plassert på auricle-helixen som ble brukt til bevegelsesfeedback. b en deltaker forsøker å aktivere PAMs under NMES. Dataskjermen med bevegelsesfeedback er foran og speilet er plassert til venstre
Fase 2: ferdighetsoppkjøp
overflateelektromyografi (sEMG) ble registrert gjennom Biosemi Active two EMG measurement system (BATS) (BioSemi Bv, 1054sc Amsterdam, Nederland). Hodemonteringsenheten ga en rekke 4 elektrodekontakter innenfor hver identifisert muskelgruppe (overlegen og bakre aurikulær muskel, bilateralt) (Fig. 3a). Tidligere enhetstesting bekreftet minimal kryssprat mellom de fire kanalene. Elektrodene jobbet gjennom gullbelagte pinner som brukes som tørre kontakter på hudoverflaten. Figur 3a viser hodemonteringsenheten integrert på et par brilleinnfatninger for stabilisering. Figur 3b viser en deltaker ved hjelp av head-mount sEMG oppkjøpet system for spill.
a hodesettsystemet inneholder det flerkanals ikke-invasive sEMG-målesystemet. sEMG-elektroder montert på hodesettet ble plassert på huden rundt ørene over de overlegne og bakre peri-aurikulære musklene og registrert signalet ved hjelp av applikasjonsspesifikk programvare. B Viser deltakeren med hodesett foran datamaskinen som spiller et spill under En Fase II-treningsøkt
Programvaren ble brukt til å forvandle de komplekse koordinasjonsmønstrene fra de fire målrettede peri-aurikulære musklene for å muliggjøre kontroll under de tre dataspillene. Algoritmen som oversatte sEMG til markørkontroll identifiserte en «aktivering» i en muskel når Emg-spenningen (Rms) oversteg en terskel. EMG-signalene ble samplet ved 540hz og Høypass filtrert over 10hz. Opptakene ble tatt fra 8 unipolar EMG kanaler, paret på hver av de fire musklene og differensielt beregnet i programvare, til slutt gir 4 kanaler utgang. RMS ble målt i hver kanal kontinuerlig over forrige 0.2 s. Aktiveringer ble beregnet i henhold til ‘ av ‘eller’ på ‘ tilstand. Mens en enkel terskelverdi for å bestemme ‘ på ‘ tilstand er attraktiv, variabilitet i baseline støystyrke og omfanget av aktiveringsstyrke utelukke denne muligheten, og terskelen for å bli beregnet dynamisk. Således ble hver 15 s en Gaussisk blandingsfordeling beregnet for opptil 120 s av de foregående dataene med en antagelse om to klynger (‘av ‘og’ på ‘ tilstander). Den nåværende aktiveringen måles deretter i henhold til den tidligere sannsynligheten for at den svarer til den aktive klyngen, med en terskel på 0,9 som gir en ‘ på ‘ – tilstand.
systemet utførte kontinuerlig disse beregningene for de fire EMG-kanalene som tilsvarer de fire peri-aurikulære musklene under observasjon. For hvert av spillene etablerte et sett med regler hvordan spillet ble kontrollert AV EMG «aktiveringer».
i det første spillet (grunnleggende ferdighet) var det 50 murstein (kledd i et 10 × 5 rutenett) på toppen av skjermen. Deltakeren trengte å» bryte » dem alle ved gjentatte ganger å hoppe ballen mot mursteinene med padlen, som de beveger seg fra venstre til høyre for å bli plassert under ballen når den hopper tilbake. Derfor må deltakerne flytte padle høyre eller venstre for å stoppe en ball som reiser i varierende hastigheter og vinkler. I dette spillet beveger padlen seg hvis en eller begge aurikulære muskler på en gitt side aktiveres i fravær av en aktivering på motsatt side. Dette spillet krevde muligheten til å bytte kontroll fra side til side.
i det andre spillet (intermediate skill) blir fagene bedt om å flytte en markør rundt en 2d-skjerm med sikte på forskjellige mål plassert rundt en sirkel. I dette spillet beveger markøren seg fremover hvis det er bilateral pam-aktivering. Markøren vender sin orientering til høyre eller venstre hvis en eller begge musklene på en gitt side aktiveres i fravær av en aktivering på motsatt side. Ytelsen ble scoret ved Hjelp Av En Fitt ‘ s law score, som er en standard metrisk for å vurdere nøyaktigheten av en pekeenhet. Dette spillet krevde isolert og koordinert aktivering av alle fire PAMs.
i det tredje spillet (høy ferdighet) blir eleven bedt om å fylle en av fire firkanter, hver forbundet med en annen peri-aurikulær muskel. I dette spillet vil en gitt firkant bare fylle opp hvis den tilhørende muskelen aktiveres i fravær av andre muskler. Dette spillet krevde selektiv aktivering av hver av de fire musklene uten de andre tre. Det var akseptabelt for de andre rutene for å være delvis fylt, så lenge målet torget ble fullstendig fylt før noen annen rute ble fullstendig fylt. Det ønskede resultatet reflekteres av den lærte evnen til isolert muskelaktivering og koordinering som kreves for å lykkes på spill 3.
Prosedyre
Fase 1: tilrettelegging
Fase 1 ga deltakerne innspill og erfaring for å få frivillig kontroll Over PAMs for ørebevegelse. Elektrisk stimulering ble brukt for å lette muskelkontraksjon. Deltakerne ble plassert foran et speil og Motion Monitor© movement feedback skjerm som grafisk gitt informasjon om amplituden av øret bevegelse i oppover og bakover retninger (Fig. 2b).
for den første treningsøkten ble stimulatoren satt til sensorisk nivåstimulering uten muskelkontraksjon for å muliggjøre en følelse av øremuskelaktivering. I motsetning til de resterende øktene, for økt 1, var det ingen eksplisitt instruksjon om å bevege ørene. I stedet ble deltakeren bedt om å ta hensyn til plasseringen av sensorisk stimulering. Sessions 2 til 9 var å forbedre frivillig bevegelse Av PAMs gjennom anvendelse av motornivå nevromuskulær elektrisk stimulering (NMES) med tilbakemelding gitt om størrelsen på ørebevegelsen. Deltakerne ble bedt om å maksimalt kontrakt i synkronisering med NMES stimuleringssyklus. Deltakerne praktiserte i 1 min forsøk, opptil 25 forsøk per økt per øre, med omtrent 10 s hvile mellom forsøkene. Elektriske stimuleringsparametere ble satt for å optimalisere nevromuskulær aktivering og er beskrevet i Tabell 1 .
I Samsvar med utviklingen av en arbeidsopplæringsprotokoll, etablerte vi noen retningslinjer for progresjon fra tilrettelegging til ferdighetsoppkjøp. Vår første antagelse var at en gitt størrelse av ørebevegelse ville være forbundet med sEMG rekruttering og koordinering. I ettertid, dette var altfor forenklede. Gjennom vår analyse innså vi at ørebevegelse ikke var et tilstrekkelig følsomt mål for sEMG rekruttering eller koordinering. Den første protokollen ble skrevet slik at vi forventet deltakerne ville gå videre til dyktighet oppkjøpet hvis de kunne produsere 5 mm målbar auricular bevegelse. Under protokollutviklingen viste noen deltakere synlige og konsistente sEMG-signaler i etterfølgende økter før eller noen gang produserte 5 mm målbar bevegelse. Imidlertid var det eneste objektive målet for aurikulær kontroll bevegelsesamplitude. Dermed ble protokollen løsnet betydelig for å tillate progresjon hvis: 1) synlig inspeksjon av pre-test sEMG av hver ny treningsøkt tilnærmet post-test av forrige treningsøkt; 2) det var 5 mm målbar aurikulær bevegelse, eller 3) et overbevisende argument kunne gjøres for progresjon(f. eks. Dette tillot oss å flytte deltakerne i sitt eget tempo, akkurat som den deltakertilpassede progresjonen som brukes når du prøver å lære en ny ferdighet. I tillegg anerkjente det at amplitude av aurikulær bevegelse kanskje ikke er den beste indikatoren for beredskap til å begynne ferdighetsfasen i praksis. SE ID 7s data for et eksempel.
Fase 2: skill acquisition
ferdighetsoppkjøpsfasen tillot deltakerne å utvikle sin nye funnet volatilitetskontroll ved å motivere praksis gjennom tre gradvis mer utfordrende dataspill. SEMG-signalet ble brukt til å spille målrettede dataspill. Vanligvis praksis med spillene skjedde over 5 økter, hver opp til 1.5 h per økt og for 2-3 ganger per uke. Som i tilretteleggingsfasen ble deltakerne oppfordret til å øve ørebevegelser utenfor treningsøktene. Dataspillene gir en målrettet oppgave for utøvelse av bilateral pam-kontroll, med hvert spill som øker i vanskeligheter.
mens du spiller disse dataspill i rekkefølge, deltakerne hadde på seg head-mount sEMG system vist I Fig. 3b. Grafiske skjermer og auditive toner tillot deltakeren å sette pris på variasjoner i deres frivillige kontroll. Denne tilbakemeldingen ble antatt å forbedre ferdighetsoppkjøpet for aspekter av frivillig koordinering av de fire peri-aurikulære musklene.
Statistisk analyse
Beskrivende statistikk ble utledet fra data fra aurikulære bevegelser etter hver økt i tilretteleggings-og ferdighetsfasen. Midler og SDs ble beregnet fra 5 post-testforsøk oppnådd etter hver økt. Gruppesammenligninger ble utført ved hjelp av Den ikke-parametriske Welchs t-test Mellom Elever og Fattige/Ikke-elever. Alle statistiske tester ble utført ved Hjelp Av r versjon 3.4.