This protocol was developed for research supported by the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (grant RGPIN 401963).

وتمت الموافقة على بروتوكول التالية من قبل المجلس أخلاقيات الأبحاث في مستشفى هولندا Bloorview الاطفال لإعادة التأهيل. 1. موتور المعايرة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط مجلس متحكم إلى جهاز الكمبيوتر باستخدام منفذ USB. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> باستخدام برنامج متحكم الأصلي، وتحميل البرامج النصية المخصصة، &quot;Motor_and_AccelerometerTest.ino&quot; إلى المجلس باستخدام وصلة USB عن طريق النقر على &quot;تحميل&quot; الرمز، الرمز بواسطة السهم الأيمن دائري. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأكد من أن يتم تعيين مستوى الاهتزاز إلى الصفر لوضع المحرك في خارج الموقف باستخدام &quot;analogWrite&quot; القيادة. رمز يجب قراءة &quot;analogWrite (vibe1،0)؛&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في رمز متحكم، حدد نبض عرض التضمين (PWM) إخراج دبوس المقابلة للمحرك من الفائدة عن طريق تهيئة &quot;vibe1&quot; متغير. ملاحظة: إشارات PWM تولد مخرجات التناظرية التقريبية من الإشارات الرقمية التي تم إنشاؤها بواسطة متحكم. دبابيس هي labeleد عدديا على متن متحكم البدني. على سبيل المثال، إذا كان متصلا المحرك لإخراج PWM دبوس &quot;3&quot;، ثم تأكد من أن &quot;كثافة vibe1 = 3؛&quot; المحدد في التعليمات البرمجية. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وصل الناتج ض محور التسارع ثلاثي محور واحد من منافذ الإدخال التناظرية من مجلس متحكم، وربط الإيجابية والأرض يؤدي من التسارع إلى 5V والأرض (GND) موانئ مجلس متحكم على التوالي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جبل التسارع للمحرك تهتز، وضمان أن لها محور z غير متعامد على سطح مستو من المحرك، كما هو مبين في الشكل 2، ووضع المحرك على سطح صلب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فتح ملف &quot;Motor_Calibration.vi&quot; في البرنامج الحصول على البيانات وربط متحكم إلى الكمبيوتر من خلال منفذ USB. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> باستخدام الحقول المتوفرة، حدد المنفذ التسلسلي للمدخلات متحكم، وذلك باستخدام القائمة المنسدلة، فضلا عن معدل أخذ العينات، والأسطواناتنوفمبر من العينات لجمع. ملاحظة: معدل أخذ العينات 500 هرتز هو المعيار لهذه التجارب لمنع التعرجات من البيانات التسارع، وتسجل 1000 العينات عادة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> باستخدام &quot;Motor_and_Accelerometer.ino&quot; رمز، وتحديد دورة العمل المطلوب من النبضات PWM تزويد المحرك اهتزازي، مرة أخرى باستخدام &quot;analogWrite الأمر&quot;، وإعادة تحميل البرنامج إلى مجلس متحكم التحكم في المحركات (انظر الخطوة 1.1 ). على سبيل المثال، لتعيين عدد النبضات إلى 100، يجب رمز قراءة &quot;analogWrite (vibe1،100)؛&quot;. ويبين الجدول 1 القيم PWM ودورات واجب المقابلة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> باستخدام-تحويل فورييه السريع (الاتحاد الفرنسي للتنس) عرض على واجهة &quot;MotorCalibration.vi&quot;، وتحديد أكبر الذروة وتسجيل قيمة تردد الاهتزاز المقابلة (من المحور الأفقي). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوات من 1،7-1،8، وتعديل مستويات PWM حتى يتم التوصل إلى التردد المطلوب، وتسجيل كل باي PWM الترددص. على سبيل المثال، إذا استهدفت تردد 100 هرتز، نفذ الخطوات 1،7-1،8 حتى تحدث أكبر الذروة أكثر من علامة 100 هرتز على المحور الأفقي. ملاحظة: للحصول على محركات الذبذبات المستخدمة في هذا البروتوكول، ينبغي أن الاهتزازات المستهدفة تقع في نطاق 60-400 هرتز لتتناسب بشكل أفضل ترددات رد mechanoreceptors في الجلد وصفها في المؤلفات 5،10،13. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوات من 1.2.2 إلى 1.8 لكل محرك، وتسجيل العلاقة PWM التردد لكل محرك مع جدول بيانات أو القلم والورق يدويا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فتح ملف &quot;Experiment_1.vi&quot;. لكل محرك، انقر بزر الماوس الأيمن على القائمة المنسدلة تردد واختر &quot;خصائص&quot;. تحت علامة التبويب &quot;تحرير العناصر&quot;، استخدم الجدول لدخول الترددات المطلوبة ومستويات PWM المقابلة المحددة في خطوات 1،8-1،9. حدد &quot;موافق&quot; للخروج. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوة 1.11 لكل ملف واجهة افتراضية (سادسا) من برنامج تصميم النظام لاستخدامها أثناء الاختبار (على سبيل المثال، &quot;Experiment_2.vi &quot;،&quot; Experiment_3.vi &quot;، وما إلى ذلك). </li></ol><img alt="الشكل 2" src="/files/ftp_upload/54223/54223fig2.jpg" /> الشكل 2. التسارع الخيالة للسيارات. هي التي شنت على التسارع ثلاثي محور (الأخضر) إلى محرك عملة مع متعامد ض محور لسطح مستو من المحرك للمعايرة. تم تفعيل كل السيارات باستخدام دورات العمل المختلفة، وسجلت ترددات اهتزاز المقابلة من قبل التسارع. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54223/54223fig2large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> 2. وضع موتورز <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مرة واحدة وقد تم معايرة جميع المحركات (قسم 2)، جبل لهم في الفخذ. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لتحقيق النتائج الموضحة في هذه المخطوطة، وضع محرك واحد على كل من الأمامي، الخلفي، وسطي، والأسطح الجانبية من الفخذ، ما يقرب من أن يكون في منتصف الطريقتوين المدور الكبير وقمة الفخذ الجانبية (أو النهاية البعيدة للطرف للمبتورين فوق الركبة). ملاحظة: المواقع المحددة لكل محرك يمكن أن تختلف، اعتمادا على الأسئلة البحثية والمناطق ذات الأهمية، ويمكن أن تتأثر بعوامل التشريحية والفسيولوجية، مثل نوع والمكاني لتوزيع mechanoreceptors في الجلد. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نعلق المحركات مباشرة على الجلد باستخدام الشريط على الوجهين. ملاحظة: حلق المنطقة حول كل السيارات ليست ضرورية، ولكن قد يحسن التصاق على الجلد (الشكل 3). للتطبيقات حيث الآثار من الملابس، وبطانة الاصطناعية، أو بعض المواد الأخرى على الإدراك المستخدم ذات أهمية، ووضع المحركات على رأس المواد المذكورة، وليس على الجلد. </li></ol><img alt="الشكل (3)" src="/files/ftp_upload/54223/54223fig3.jpg" /> بنيت الرقم 3. اختبار منهاج التجارب. منصة اختبار مخصصة لر المنزلانه متحكم المجالس ودفع أزرار. المحركات يمكن تركيبها مباشرة على الجلد (كما هو موضح)، أو مع بطانة الاصطناعية بين المحرك والجلد. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54223/54223fig3large.jpg" target="_blank">الرجاء النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> 3. تجربة 1: وضع عجينة من المحفزات وردود الفعل تسجيل وقت <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعادة فلاش مجلس متحكم مع البرامج الثابتة لتمكين السيطرة على المجلس من خلال البرنامج الحصول على البيانات من خلال فتح ملف &quot;LVIFA_Base.pde&quot; مع مجموعة من البرامج المصاحبة وحدة التحكم، وتكرار الخطوة 1.1، لتحل محل &quot;Motor_and_Accelerometer_Test.ino&quot; مع &quot; LVIFA_Base.pde &quot;النصي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط الضغط على زر مباشرة إلى أحد منافذ USB لجهاز الكمبيوتر باستخدام موصل المسلسل إلى USB. تأكد من أن يتم تثبيت كافة برامج التشغيل المطلوبة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فتح &quot;Experiment_1.vi&quot; واجهة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد المسلسلالموانئ لمجلس متحكم متصلا المحركات، والضغط على زر عن طريق اختيار أرقام التعريف المنفذ التسلسلي المقابلة من القوائم المنسدلة المسمى &quot;الإدخال موتور&quot; و &quot;الزر الأخضر&quot;، على التوالي. تحديد أرقام التعريف المنفذ التسلسلي باستخدام نظام التشغيل مدير جهاز فائدة للكمبيوتر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حدد الملف لتسجيل النتائج وبدء تشغيل البرنامج. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حدد المحركات والترددات ليتم تفعيلها عن طريق اختيار من القوائم المنسدلة لكل محرك في واجهة &quot;Experiment_1.vi&quot;. هل لديك الصحافة المشاركين الضغط على زر مع المحطة التي يتم تطبيقها ردود الفعل عندما يشعر الاهتزاز. بعد الضغط على الزر، تأكيد استجابة في واجهة البرنامج الحصول على البيانات من قبل مشيرا إلى أن الساعة قد توقف العد، وإعادة المحركات للمحاكمة المقبلة عن طريق اختيار مجموعة جديدة من الترددات من القوائم المنسدلة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بمجرد أن تنتهي التجربة، استخدم الدكتورالقوائم opdown للعودة جميع الترددات السيارات إلى مستوى الصفر واختيار زر &quot;البرنامج توقف&quot; لإنهاء الاتصال إلى لوحة التحكم في المحركات. </li></ol> 4. تجربة 2: التمييز بين المحفزات ملاحظة: يمكن إجراء هذه التجربة بشكل مستقل تماما عن تجربة 1. محرك واحد أو متعددة المحركات يمكن استخدامها. مواقع محددة من المحركات يمكن أن تختلف تبعا للتطبيق والبحوث الأسئلة. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توصيل الضغط على زر الثاني إلى منفذ USB آخر باستخدام موصل USB المسلسل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فتح &quot;Experiment_2.vi&quot; واجهة الحصول على البيانات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع المحركات في المواقع والتشكيلات اللازمة لتطبيق بحوث محددة. على سبيل المثال، وضع المحركات واحدة على الفخذ، في منتصف الطريق بين المدور الكبير وقمة الفخذ الجانبية (أو النهاية البعيدة للطرف للمبتورين)، على كل من الأمامي، الخلفي، الجانبية، والسطوح وسطي من الفخذ إلى البريدxamine حساسية تردد في كل من هذه الأجزاء من الساق 10،11. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد المنافذ التسلسلية للمجلس متحكم وكل من أزرار الضغط باستخدام نفس الإجراء الخطوة 3.4. مما لا شك فيه أن نلاحظ التي الضغط على زر تم تعيينه إلى كل منفذ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حدد محركات محددة ليتم تفعيلها والتسلسل المطلوب من الترددات من خلال النقر على الرموز &quot;موتور&quot; في واجهة البرنامج. على سبيل المثال، لنفترض أن يجري اختبار ثلاثة ترددات، مثل 140 هرتز، 180 هرتز، و 220 هرتز. سلسلة من الاختبارات قد تكون (1) 180 هرتز تليها 140 هرتز، (2) 220 هرتز تليها 140 هرتز، و (3) 180 هرتز تليها 220 هرتز. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدخال تأخير وقت البدء ومدة التحفيز. 1.5 ثانية هو الحال بالنسبة لكل من تأخير والأوقات التحفيز. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدء تشغيل البرنامج. ملاحظة: بعد التأخير المحددة في الخطوة 4.6، سيقوم البرنامج تفعيل المحرك (s) مع تسلسل الترددات يقترن المختار في الخطوة 4.5. على سبيل المثال، إذا كان 180 هرتز مقابل 220 هرتز حد ذاتهاlected في الخطوة 4.5، فإن المحرك المقابلة تهتز لأول مرة في 180 هرتز لمدة محددة قبل أن ينتقل إلى 220 هرتز. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> هل لديك الصحافة مشارك واحد من اثنين دفع أزرار لاختيار ما إذا كان تردد ينظر الثاني أعلى أو أقل من الأول. سيتم تلقائيا تسجيل استجابات من قبل البرنامج. </li></ol>

<ol>
	<li>Tate, J. J., Milner, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+kinematic,+temporospatial,+and+kinetic+biofeedback+during+gait+retraining+in+patients:+a+systematic+review.">Real-time kinematic, temporospatial, and kinetic biofeedback during gait retraining in patients: a systematic review.</a> Phys. Ther. 90 (8), 1123-1134 (2010).</li><li>Onate, J. A., Guskiewicz, K. M., Sullivan, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Augmented+feedback+reduces+jump+landing+forces.">Augmented feedback reduces jump landing forces.</a> J. Orthop. Sports Phys. Ther. 31 (9), 511-517 (2001).</li><li>Cholewiak, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+perception+of+tactile+distance:+Influences+of+body+site,+space,+and+time.">The perception of tactile distance: Influences of body site, space, and time.</a> Perception. 28 (7), 851-875 (1999).</li><li>Zhang, Z., Wu, H., Wang, W., Wang, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+smartphone+based+respiratory+biofeedback+system.">A smartphone based respiratory biofeedback system.</a> Proc. 2010 3rd Int. Conf. Biomed. Eng. Informatics. 2, 717-720 (2010).</li><li>Wentink, E. C., Mulder, A., Rietman, J. S., Veltink, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vibrotactile+stimulation+of+the+upper+leg:+Effects+of+location,+stimulation+method+and+habituation.">Vibrotactile stimulation of the upper leg: Effects of location, stimulation method and habituation.</a> Proc. Annu. Int. Conf. IEEE Eng. Med. Biol. Soc. , 1668-1671 (2011).</li><li>Rusaw, D., Hagberg, K., Nolan, L., Ramstrand, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Can+vibratory+feedback+be+used+to+improve+postural+stability+in+persons+with+transtibial+limb+loss?.">Can vibratory feedback be used to improve postural stability in persons with transtibial limb loss?.</a> J. Rehabil. Res. Dev. 49 (8), 1239-1254 (2012).</li><li>Goodworth, A. D., Wall, C., Peterka, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+feedback+parameters+on+performance+of+a+vibrotactile+balance+prosthesis.">Influence of feedback parameters on performance of a vibrotactile balance prosthesis.</a> IEEE Trans. Neural Syst. Rehabil. Eng. 17 (4), 397-408 (2009).</li><li>Asseman, F., Bronstein, A. M., Gresty, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+vibrotactile+feedback+of+instability+to+trigger+a+forward+compensatory+stepping+response.">Using vibrotactile feedback of instability to trigger a forward compensatory stepping response.</a> J. Neurol. 254 (11), 1555-1561 (2007).</li><li>Fan, R. E., Culjat, M. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+haptic+feedback+system+for+lower-limb+prostheses.">A haptic feedback system for lower-limb prostheses.</a> IEEE Trans. Neural Syst. Rehabil. Eng. 16 (3), 270-277 (2008).</li><li>Sharma, A., Torres-moreno, R., Zabjek, K., Andrysek, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+an+artificial+sensory+feedback+system+for+prosthetic+mobility+rehabilitation:+Examination+of+sensorimotor+responses.">Toward an artificial sensory feedback system for prosthetic mobility rehabilitation: Examination of sensorimotor responses.</a> J. Rehabil. Res. Dev. 51 (6), 416-425 (2014).</li><li>Sharma, A., Leineweber, M. J., Andrysek, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+cognitive+load+and+prosthetic+liner+on+volitional+response+times+to+vibrotactile+feedback.">The effects of cognitive load and prosthetic liner on volitional response times to vibrotactile feedback.</a> J. Rehabil. Res. Dev. , (2016).</li><li>Crea, S., Cipriani, C., Donati, M., Carrozza, M. C., Vitiello, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Providing+Time-Discrete+Gait+Information+by+Wearable+Feedback+Apparatus+for+Lower-Limb+Amputees:+Usability+and+Functional+Validation.">Providing Time-Discrete Gait Information by Wearable Feedback Apparatus for Lower-Limb Amputees: Usability and Functional Validation.</a> IEEE Trans. Neural Syst. Rehabil. Eng. 23 (2), 250-257 (2015).</li><li>Bolanowski, S. J., Gescheider, G. A., Verrillo, R. T., Checkosky, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Four+channels+mediate+the+mechanical+aspects+of+touch.">Four channels mediate the mechanical aspects of touch.</a> J. Acoust. Soc. Am. 84 (5), 1680-1694 (1988).</li><li>Giggins, O. M., Persson, U. M., Caulfield, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofeedback+in+rehabilitation.">Biofeedback in rehabilitation.</a> J. Neuroeng. Rehabil. 10 (1), 60 (2013).</li><li>Shull, P. B., Jirattigalachote, W., Hunt, M. A., Cutkosky, M. R., Delp, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantified+self+and+human+movement:+A+review+on+the+clinical+impact+of+wearable+sensing+and+feedback+for+gait+analysis+and+intervention.">Quantified self and human movement: A review on the clinical impact of wearable sensing and feedback for gait analysis and intervention.</a> Gait Posture. 40 (1), 11-19 (2014).</li><li>Goodworth, A. D., Peterka, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensorimotor+integration+for+multisegmental+frontal+plane+balance+control+in+humans.">Sensorimotor integration for multisegmental frontal plane balance control in humans.</a> J. Neurophysiol. 107 (1), 12-28 (2012).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

والغرض من هذا البروتوكول هو توفير إطار لتقييم المعلمات التحفيز في تطبيقات ASF vibrotactile. على وجه التحديد، فإنه يفحص آثار التردد والاهتزاز، والسعة والموقع وتسلسل على الاستجابة الحسية المستخدم. هذا الإطار يمكن البناء عليها وتوسيعها لدمج أنواع إضافية أو بديلة للاستجابة المستخدم الذي قد يكون أكثر أهمية سريريا، مثل الانحناء مشترك أو تحويل الوزن من ساق واحدة إلى أخرى. أن هذه الأنواع من التغييرات تتطلب تكوينات مختلفة قليلا الأجهزة، وهي استبدال أزرار الدفع مع أجهزة مثل وحدات بالقصور الذاتي القياس (إيمس) أو أجهزة استشعار الضغط، وكذلك التغيرات المصاحبة إلى واجهة افتراضية. وبالمثل، على الرغم من أن بروتوكول المعروضة هنا يتطلب المشارك أن يكون في وضع الجلوس، فإن التعديلات الأجهزة الصغيرة فقط يكون ضروريا لتحقيق الانتقال إلى أكثر سريريا المواقف ذات الصلة، مثل توازن الوقوف أو وولمحاكمات الملك. في كلا التجربتين، والضغط على زر (ق) قد يكون الضغط مع اليد والساق والقدم، أو من قبل بعض وسائل أخرى، وهذا يتوقف على مسألة بحثية محددة والاستجابة المطلوبة. وعلاوة على ذلك، دراسات إضافية تستخدم هذا البروتوكول الأساسي يمكن استخدامها لاستكشاف آثار استراتيجيات مختلفة ردود الفعل الترميز، والمواقع، وإدماجها في الأطراف الصناعية الجديدة أو القائمة. على سبيل المثال، عند تنفيذ ردود الفعل vibrotactile إلى الاصطناعية أقل الأطراف الاصطناعية، قد يكون من المثير للاهتمام أن دراسة الآثار المترتبة على مأخذ الاصطناعية والخطوط الملاحية المنتظمة على حساسية المستخدم إلى المحفزات. بينما البروتوكولات بالتفصيل في هذه المخطوطة تتطلب تفعيل شبه يدوي من المحركات الهزازة (من خلال واجهة)، فإنها يمكن بسهولة أن يتم تعديل لتمكين تفعيل محرك ردا على القياسات الحركية أو الحركية من أجهزة الاستشعار الخارجية. استخدام أجهزة القياس، مثل إيموس، المنقل مقياس الزوايا، والضغوط وأجهزة الاستشعار، الخ، بدلا من ضغط على زر، يمكن أن يكون التجارب جonducted لدراسة مرات استجابة المستخدم أكثر أهمية من الناحية الفسيولوجية والدقة لردود الفعل vibrotactile المقدمة. وهذا النوع من الدراسة توظيف بروتوكولات مماثلة لتلك التي وصفها في التجارب 1 و 2، ولكن يتطلب نظام مراقبة إضافية لتحويل المدخلات إلى أجهزة الاستشعار التعليمات المرسلة إلى المحركات الهزازة، وكذلك تغييرات على برنامج الحصول على البيانات على التفاعل مع التغييرات الأجهزة الجديدة. وأحد الأمثلة على تنفيذ استجابة ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية هو استبدال الضغط على زر مع مقياس الزوايا لقياس التغيرات في زاوية الركبة. لهذا النوع من التجارب، سوف شنت مقياس الزوايا على السطح الجانبي لمفصل الركبة، وبدلا من الضغط على زر، سوف تكون تعليمات المشاركين لثني الركبة لزاوية الركبة محددة مسبقا (على سبيل المثال، 90 درجة) على تصور وجود اهتزاز المحرك. ثم يتم تحديد أوقات رد الفعل المستخدم والوقت المنقضي بين التحفيز التطبيقية وعندما والمشتركغلي يستقر على أو بالقرب من القيمة المطلوبة (على سبيل المثال، 90 ° ± 10 درجة). ويمكن أيضا أن دقة الحركة يتم تقييم عن طريق حساب الخطأ في المئة بين الهدف والزوايا التي تحققت. على مدى السنوات العشر الماضية، واستكشفت عدد من الدراسات والاستفادة من التغذية المرتدة vibrotactile في مجموعة متنوعة من التطبيقات النشاط الحيوي، بما في ذلك فعاليته كأداة تدريبية لتحسين المشي والتوازن 14،15. وقد ركزت معظم هذه الدراسات عن الآثار السريرية الارتجاع البيولوجي، ودراسة أية تغييرات على المعلمات الحركية أو حركية معينة عندما يتم تطبيق ردود الفعل vibrotactile. على هذا النحو، فإن معظم بروتوكولات حدد مجموعة واحدة من المعلمات التحفيز، مع عدد قليل فحص حساسية المستخدم إلى موقع الاهتزاز، والسعة، أو نمط. بروتوكول المعروضة هنا بمثابة خطوة أولى نحو تصور المستعمل تفاهم لvibrotactile المحفزات التي يجب أن يؤديها قبل تقييم آثار هذه المحفزات في مختبر الت محددشروط كال. عمل إضافي، مثل تلك التي Goodworth وآخرون 7،16، التي استكشفت مختلف الترميز استراتيجيات لترجمة المعلومات الحسية إلى المحفزات اهتزازي، وإنشاء وآخرون. 12، والتي قيمت حساسية المستخدم للتغيرات في أنماط الاهتزاز، وتكمل هذه التجارب لتوفير فهم أكثر اكتمالا لكيفية تحسين ردود الفعل vibrotactile لتطبيقات الميكانيكا الحيوية المحددة. وتجدر الإشارة إلى أن الحد الأساسي من هذا النظام التجريبي، كما هو الحال مع غيرها من النظم التي أعلن عنها في الأدب 5،6، تقع على عاتق المحركات الهزازة، التي تردد الاهتزاز الزوجين وحجمها. وهذا هو، ويرافق الزيادة أو النقصان في التردد والاهتزاز تغيرات نسبية في السعة. الفصل بين هذين المعيارين يتطلب نوعا مختلفا من السيارات، مثل المحركات صدى الخطية، وكذلك سائقو السيارات أكثر تقدما لتشغيل المحركات أكثر تطورا. المضافاتستلزم التحديثات IONAL إلى واجهة القائمة لاستيعاب أجهزة جديدة والمعلمة سعة إضافية. إجراء المعايرة أمر بالغ الأهمية لتنفيذ الناجح لهذه التجارب، ويجب أن يتم تنفيذ بشكل مستقل لكل السيارات المستخدمة في تجارب لاحقة. في حين أن العلاقة دورة التردد واجب يجب أن تكون أبعاده نفس نوع المحركات متطابقة، والاختلافات الصغيرة في بناء المحرك قد يؤدي إلى تغييرات غير تافهة لالناجمة الترددات. على سبيل المثال، في حين أن تطوير هذا الإجراء، وقد تحقق تردد الهدف 180 هرتز باستخدام قيم PWM تتراوح 103-143 لمحركات مختلفة.

ردود الفعل الحسية الاصطناعي (ASF) يمكن تعريفها بأنها ممارسة تقديم المعلومات البيولوجية في الوقت الحقيقي للأفراد، في كثير من الأحيان التعويض عن استقبال الحس العميق للخطر أو غيرها من آليات الحسية. وقد استخدم ASF طويلة في مجال تأهيل الأشخاص المصابين أو تعطيل للمساعدة في شفاء من جوانب وظيفة البدنية والحركة 1-3، يسمح للأفراد للسيطرة على العمليات الفيزيائية التي كانت استجابة لا إرادية في الجهاز العصبي اللاإرادي 4. فئة فرعية من ASF، الارتجاع البيولوجي النشاط الحيوي، يستخدم أجهزة الاستشعار الخارجية للقياس المعلمات المتعلقة التوازن أو مشية الكينماتيكا، وإيصال هذه المعلومات إلى الفرد من خلال نوع من التحفيز التطبيقية. نهج شعبية متزايدة لردود الفعل النشاط الحيوي يستخدم محركات صغيرة تهتز، أو tactors، وضعت في أجزاء مختلفة من الجسم لتوفير المكانية، فضلا عن ردود الفعل الزمني. وقد أظهرت الدراسات السابقة صromising النتائج تدعم استخدام ردود الفعل vibrotactile في تطبيقات للأفراد مع بتر سفلى للأطراف العاهات الدهليزي، وفقدان التوازن 5 ذات الصلة الشيخوخة - 9. فهم شامل لآليات السيطرة على تصور الفرد والاستجابة للمؤثرات معينة ضروري للإعلام التنفيذ الفعال لنظم محامون بلا حدود لمختلف التطبيقات. للوقوف على آرائهم vibrotactile، ومن أهم هذه الآليات واستقبال الحس العميق والاستجابة الحسية، وتحديدا حساسية المستخدم إلى الاهتزازات التطبيقية والوقت اللازم لتنفيذ رد فعل المطلوب. يجب ترميز أي المعلومات الحسية ترسل من خلال المحفزات اهتزاز، مجموعات محددة من التردد والاهتزاز، والسعة، والموقع، والتسلسل. ولذلك، ينبغي تصميم نظم محامون بلا حدود vibrotactile اختيار مجموعات من المعلمات لتحقيق أقصى قدر من الإدراك المستخدم وتفسير المحفزات، كماكذلك السرعة والدقة في الاستجابة الحركية الناتجة عن ذلك. والهدف من هذا البروتوكول هو توفير منصة يمكن من خلالها تقييم أوقات الاستجابة ودقة الاستجابة للمؤثرات المختلفة الذبذبات إبلاغ تصميم نظم محامون بلا حدود للاستخدام مع مختلف السكان الحسي ضعاف. الطرق وصفت هنا يبني على بحث سابق استكشاف الإدراك البشري من اللمس وvibrotactile ردود الفعل 3،5،6، والتي أعدت للاستعمال في اثنين من دراسات سابقة 10،11. في دراستين الأخيرة استخدمت هذا البروتوكول لدراسة آثار تردد الاهتزاز والموقع على دقة وتوقيت استجابات المستخدم في مبتوري الأطراف السفلي الأطراف الاصطناعية، والتي تبين أن كلا من المعلمات تؤثر تأثيرا كبيرا على مقاييس النتائج، وأنه على درجة عالية من الدقة استجابة يمكن أن يكون تحقق. هذه النتائج يمكن استخدامها لإبلاغ وضع مثالي من tactors في الدراسات المستقبلية والتطبيقات السريرية للأنظمة vibrotactile ASF. عمل مؤخرا الآخرين من خلالبجمعية العقارات وآخرون. 12 فحص حساسية المستخدم للتغيرات في أنماط الاهتزاز تطبيقها في الفخذ أثناء المشي، وذلك باستخدام الردود اللفظية للدلالة على التغيرات ينظر إلى أنماط الاهتزاز، بدلا من الاستجابة الحركية. في حين أن هذه الاستجابات اللفظية يمكن استخدامها لقياس دقة الكشف، وأنها لا تأخذ في الحسبان الأخطاء والتأخير التي قد تكون موجودة في عملية التحكم في المحركات. الإعداد الأساسي للالتجارب التالية يتكون من عدد من اهتزازات في المحركات متصلة نبض-التضمين عرض دبابيس الإخراج من لوحة متحكم. والمجلس هو، بدوره، السيطرة عليها من خلال اتصال الناقل التسلسلي العالمي (USB) إلى كمبيوتر يعمل بنظام التشغيل المتاحة تجاريا تصميم البرمجيات النظام. تتطلب المحركات دائرة تضخيم إضافية لضمان ما يكفي من الجهد ويتم تزويد التيار على نطاق واسع من الترددات الاهتزاز. يظهر دائرة سبيل المثال مكبر للصوت في الشكل 1. الترانزستور تقاطع بين القطبين (BJR) في الشكل يمكن استبدالها مع أصغر معدن أكسيد أشباه الموصلات حقل التأثير الترانزستور (MOSFET) للعمل أكثر كفاءة وحجم أصغر. وبالمثل، يمكن استبدال الدائرة تضخيم بالكامل من قبل سائق السيارات لمسي خارج الجاهزة للاستخدام لتوفير رقابة إضافية وتخفيض حجم. يتطلب كل محرك الدائرة الخاصة بها، واستخدام المعدات المذكورة في هذه الورقة، ما يصل إلى عشرة محركات يمكن السيطرة عليها من قبل مجلس متحكم واحد. <img alt="شكل 1" src="/files/ftp_upload/54223/54223fig1.jpg" /> ويظهر الشكل 1. موتور الأسلاك. (أ) الدائرة التضخيم لمحرك الاهتزاز واحد. يتطلب كل محرك دائرة منفصلة ويجب أن تكون متصلا إلى منفذ إخراج PWM فريد من نوعه على متحكم. هنا يمثل V DD 3.3 V الطاقة المزودة من قبل مجلس متحكم، والمقاوم يخدم R2 باعتباره مقاوما المنسدلة لضمان التبديل الترانزستور لا يزال مفتوحا عند الصفر الجهد هو التطبيقكذب. (ب) مثال على الأسلاك المادي لاثنين من المحركات. على الرغم من أن يتم عرض ثمانية الدوائر التضخيم الفردية، وترتبط اثنين فقط لمحركات الاهتزاز. في هذا البروتوكول R1 = 4.7 أوم و R2 = 100 أوم. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54223/54223fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>

<table><tbody><tr><td>Vibrating Pager Motors</td><td>Precision Microdrives</td><td>Model 310-101</td><td>Coin eccentric rotating mass motors.&amp;nbsp; As many as necessary to test all locations and interactions of interest</td></tr><tr><td>Tri-axis Accelerometer</td><td>Dimension Engineering</td><td>ADXL 335</td><td>Advanced analog accelerometer. 500&amp;nbsp;Hz bandwidth, 3.5-15&amp;nbsp;V input. Designed for motion, tilt, and slope measurement, as well as vibration and shock sensing.</td></tr><tr><td>Arduino Uno</td><td>Arduino</td><td>DEV-11021</td><td>Microcontroller board for communicating with the tri-axis accelerometer</td></tr><tr><td>Arduion Mega 2560</td><td>Arduino</td><td>DEV-11061</td><td>Microcontroller board for interfacing with the vibration motors.&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>LabVIEW</td><td>National Instruments</td><td></td><td>Data acquisition software used to control motors and display accelerometer signals</td></tr><tr><td>Arduino IDE Software</td><td>Arduino</td><td>v. 1.6.5</td><td></td></tr><tr><td>Push-Button</td><td>Bridges</td><td>Buddy Button</td><td>Wired switch featuring a 2.5&amp;nbsp;in/6.35&amp;nbsp;cm activation surface that provides an auditory click and tactile feedback.</td></tr><tr><td>Optional:</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dedicated haptic motor driver</td><td>Texas Instruments</td><td>DRV2605L</td><td>Can be used to replace the entire amplification circuit described in Step 1.</td></tr><tr><td>Flexible wearable goniometer</td><td>Biometrics Ltd.</td><td>SG110</td><td>Twin axis flexible goniometers to measure angles in up to two planes of movement that can be used in lieu of the push button to measure joint movement in response to stimuli.&lt;br/&gt; www.biometricsltd.com/gonio.htm</td></tr></tbody></table>

a method for evaluating timeliness and accuracy of volitional motor responses to vibrotactile stimuli

Artificial sensory feedback (ASF) systems can be used to compensate for lost proprioception in individuals with lower-limb impairments. Effective design of these ASF systems requires an in-depth understanding of how the parameters of specific feedback mechanism affect user perception and reaction to stimuli. This article presents a method for applying vibrotactile stimuli to human participants and measuring their response. Rotating mass vibratory motors are placed at pre-defined locations on the participant's thigh, and controlled through custom hardware and software. The speed and accuracy of participants' volitional responses to vibrotactile stimuli are measured for researcher-specified combinations of motor placement and vibration frequency. While the protocol described here uses push-buttons to collect a simple binary response to the vibrotactile stimuli, the technique can be extended to other response mechanisms using inertial measurement units or pressure sensors to measure joint angle and weight bearing ratios, respectively. Similarly, the application of vibrotactile stimuli can be explored for body segments other than the thigh.

ويوضح الشكل 4 منحنيات المعايرة تحديد قيمة PWM لتردد الاهتزاز 180 هرتز من محرك واحد. بدءا من دورة عمل 50٪، وكرر القيم PWM حتى يحدث ارتفاع وتيرة الابتدائي في 180 هرتز. يجب أن تظهر المحاكمات معايرة ناجحة ارتفاع واضح في وتيرة اهتزاز الأساسي. تثبيت الفقراء من التسارع إلى المحرك، أو من المحرك إلى سطح الدعم قد يؤدي في الاتحاد الفرنسي للتنس أكثر انتشارا من دون ارتفاع واضح. في هذه الحالة، ينبغي تكرار التجربة المعايرة بعد أن تم تعديل يتصاعد لضمان اتصال أفضل. ويبين الشكل 5A أوقات رد الفعل بين استجابة التحفيز وضغط على زر تسجيل لتجربة 1 لثلاثة ترددات الاهتزاز، و 140 هرتز، 180 هرتز، و 220 هرتز، وتطبق على السطح الأمامي من الفخذ لمدة عشر المشاركين الأصحاء وثلاثة من مبتوري الأطراف 10. تدابير المتكررة تحليل التباين (ANOVA) وتم استخدام تحليل توكي بعد خاص باستخدام تصحيح بونفيروني للتعرف على آثار محددة من كل تردد. وتشير هذه البيانات إلى انتشار ضيق نسبيا من البيانات لكل تردد في عدد السكان القادرين على العمل، وتيرة تأثير كبير. وترد أوقات رد الفعل للتمييز بين أزواج من الترددات الاهتزاز في الشكل 5B، ويمكن تحليلها باستخدام نفس الإجراء الاختبارات تردد واحدة. ويمكن إجراء تحليلات مماثلة لتحديد الآثار المترتبة على وضع المحرك، وآلية استجابة (على سبيل المثال، الضغط على الضغط على زر مع اليدين أو الساقين)، أو ظروف الاختبار الأخرى. <img alt="الشكل (4)" src="/files/ftp_upload/54223/54223fig4.jpg" /> ويبين الشكل 4. منحنيات المعايرة النموذجية. نتائج تحويل فورييه السريع للبيانات تسارع لمحرك تمر معايرة واحدة. أجريت أربع تجارب لتحديد correspon مستوى PWMدينغ إلى 180 الاهتزاز هرتز (الخط الأزرق الصلبة). لاحظ أن الاهتزاز يختلف بين الترددات المختلفة. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54223/54223fig4large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الرقم 5" src="/files/ftp_upload/54223/54223fig5.jpg" /> ويبين الشكل 5. ردود الفعل الوقت ممثل النتائج. مرات (أ) الاستجابة للترددات الفردية. تظهر البيانات المتصلة خط البيانات للمشاركين القادرين على العمل (يعني ± SD)، في حين تمثل نقاط البيانات الفردية الأشخاص الثلاثة مع بتر transfemoral. انخفض أوقات رد الفعل بشكل ملحوظ تردد. &#39;* يدل على اختلاف كبير من أوقات رد الفعل هرتز 140، و&#39; # &#39;فرق من التردد هرتز 180، سواء في أهمية ف &lt;0.05. (ب) مرات الاستجابة للتمييز بين الزوجيتم رسم الصورة الترددات لكل من الأفراد القادرين على العمل والذين يعانون من بتر transfemoral. لاحظ أن انتشار البيانات في كل زوج هو أكبر من ذلك بكثير للبيانات تيرة واحدة، مشيرا إلى المزيد من النتائج متغيرة. تم تعديل هذا الرقم من البيانات المنشورة في الأصل من قبل شارما وآخرون. 10. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54223/54223fig5large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <table fo:keep-together.within-page="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> PWM القيمة (نبضات) </td><td> 64 </td><td> 127 </td><td> 191 </td><td> 255 </td></tr><tr><td> دورة العمل (٪) </td><td> 25 </td><td> 50 </td><td> 75 </td><td> 100 </td></tr></tbody></table> ويبين الجدول 1. القيم PWM ودورات واجب المقابلة. مستويات PWM عينة ودورات واجب المقابلة. تانه 0-255 مجموعة لقيمة PWM يحدد عدد البايتات في كل نبضة (من أصل 255 ممكنة) التي تكون الإشارة على.

Watch this Scientific Journal Video about A Method for Evaluating Timeliness and Accuracy of Volitional Motor Responses to Vibrotactile Stimuli at JoVE.com

A Method for Evaluating Timeliness and Accuracy of Volitional Motor Responses to Vibrotactile Stimuli

توضح هذه المقالة تقنية لتطبيق محفزات vibrotactile في الفخذ أحد المشاركين البشري، وقياس دقة وفترة رد الفعل استجابة المشاركين الإرادية لمجموعات مختلفة من موقع التحفيز والتردد.

منهج في تقييم توقيت ودقة الردود الإرادية للسيارات لVibrotactile المحفزات

Artificial sensory feedback (ASF) systems can be used to compensate for lost proprioception in individuals with lower-limb impairments.  Effective design ...

a-method-for-evaluating-timeliness-accuracy-volitional-motor

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Bioengineering

7.2K Views.  Holland Bloorview Kids Rehabilitation Hospital.  توضح هذه المقالة تقنية لتطبيق محفزات vibrotactile في الفخذ أحد المشاركين البشري، وقياس دقة وفترة رد الفعل استجابة المشاركين الإرادية لمجموعات مختلفة من موقع التحفيز والتردد. 

Video: A Method for Evaluating Timeliness and Accuracy of Volitional Motor Responses to Vibrotactile Stimuli

Methods to Quantify Pharmacologically Induced Alterations in Motor Function in Human Incomplete SCI

Spinal cord injury (SCI) is a debilitating disorder, which produces profound deficits in volitional motor control. Following medical stabilization, recovery from SCI typically involves long term rehabilitation. While recovery of walking ability is a primary goal in many patients early after injury, those with a motor incomplete SCI, indicating partial preservation of volitional control, may have the sufficient residual descending pathways necessary to attain this goal. However, despite physical interventions, motor impairments including weakness, and the manifestation of abnormal involuntary reflex activity, called spasticity or spasms, are thought to contribute to reduced walking recovery. Doctrinaire thought suggests that remediation of this abnormal motor reflexes associated with SCI will produce functional benefits to the patient. For example, physicians and therapists will provide specific pharmacological or physical interventions directed towards reducing spasticity or spasms, although there continues to be little empirical data suggesting that these strategies improve walking ability.
In the past few decades, accumulating data has suggested that specific neuromodulatory agents, including agents which mimic or facilitate the actions of the monoamines, including serotonin (5HT) and norepinephrine (NE), can initiate or augment walking behaviors in animal models of SCI. Interestingly, many of these agents, particularly 5HTergic agonists, can markedly increase spinal excitability, which in turn also increases reflex activity in these animals. Counterintuitive to traditional theories of recovery following human SCI, the empirical evidence from basic science experiments suggest that this reflex hyper excitability and generation of locomotor behaviors are driven in parallel by neuromodulatory inputs (5HT) and may be necessary for functional recovery following SCI. 
The application of this novel concept derived from basic scientific studies to promote recovery following human SCI would appear to be seamless, although the direct translation of the findings can be extremely challenging. Specifically, in the animal models, an implanted catheter facilitates delivery of very specific 5HT agonist compounds directly onto the spinal circuitry. The translation of this technique to humans is hindered by the lack of specific surgical techniques or available pharmacological agents directed towards 5HT receptor subtypes that are safe and effective for human clinical trials. However, oral administration of commonly available 5HTergic agents, such as selective serotonin reuptake inhibitors (SSRIs), may be a viable option to increase central 5HT concentrations in order to facilitate walking recovery in humans. Systematic quantification of how these SSRIs modulate human motor behaviors following SCI, with a specific focus on strength, reflexes, and the recovery of walking ability, are missing.
This video demonstration is a progressive attempt to systematically and quantitatively assess the modulation of reflex activity, volitional strength and ambulation following the acute oral administration of an SSRI in human SCI. Agents are applied on single days to assess the immediate effects on motor function in this patient population, with long-term studies involving repeated drug administration combined with intensive physical interventions.

This video demonstrates modulation of reflex activity, volitional strength and ambulation through clinical and quantitative assessments in individuals with motor incomplete SCI as a result of acute oral administration of a serotonin reuptake inhibitor (SSRI).

أساليب لتحديد التعديلات المستحثة الفارماكولوجية في وظيفة الحركة في اصابات النخاع الشوكي الإنسان غير مكتمل

Spinal cord injury (SCI) is a debilitating disorder, which produces profound deficits in volitional motor control. Following medical stabilization, ...

Medicine

Measurement of Vibration Detection Threshold and Tactile Spatial Acuity in Human Subjects

Tests that allow the precise determination of psychophysical thresholds for vibration and grating orientation provide valuable information about mechanosensory function that are relevant for clinical diagnosis as well as for basic research. Here, we describe two psychophysical tests designed to determine the vibration detection threshold (automated system) and tactile spatial acuity (handheld device). Both procedures implement a two-interval forced-choice and a transformed-rule up and down experimental paradigm. These tests have been used to obtain mechanosensory profiles for individuals from distinct human cohorts such as twins or people with sensorineural deafness.

Here, we present protocols to determine vibration detection thresholds and tactile acuity using psychophysical methods in man.

قياس عتبة كشف عن الاهتزاز واللمس المكانية البراعة في الموضوعات الإنسان

Tests that allow the precise determination of psychophysical thresholds for vibration and grating orientation provide valuable information about ...

Behavior

Acute and Chronic Tactile Sensory Testing after Spinal Cord Injury in Rats

Spinal cord injury (SCI) impairs sensory systems causing allodynia1-8. To identify cellular and molecular causes of allodynia, sensitive and valid sensory testing in rat SCI models is needed. However, until recently, no single testing approach had been validated for SCI so that standardized methods have not been implemented across labs. Additionally, available testing methods could not be implemented acutely or when severe motor impairments existed, preventing studies of the development of SCI-induced allodynia3. Here we present two validated sensory testing methods using von Frey Hair (VFH) monofilaments which quantify changes in tactile sensory thresholds after SCI4-5. One test is the well-established Up-Down test which demonstrates high sensitivity and specificity across different SCI severities when tested chronically5. The other test is a newly-developed dorsal VFH test that can be applied acutely after SCI when allodynia develops, prior to motor recovery4-5. Each VFH monofilament applies a calibrated force when touched to the skin of the hind paw until it bends. In the up-down method, alternating VFHs of higher or lower forces are used on the plantar L5 dermatome to delineate flexor withdrawal thresholds. Successively higher forces are applied until withdrawal occurs then lower force VFHs are used until withdrawal ceases. The tactile threshold reflects the force required to elicit withdrawal in 50% of the stimuli. For the new test, each VFH is applied to the dorsal L5 dermatome of the paw while the rat is supported by the examiner. The VFH stimulation occurs in ascending order of force until at least 2 of 3 applications at a given force produces paw withdrawal. Tactile sensory threshold is the lowest force to elicit withdrawal 66% of the time. Acclimation, testing and scoring procedures are described. Aberrant trials that require a retest and typical trials are defined. Animal use was approved by Ohio State University Animal Care and Use Committee.

We describe two tactile sensory testing methods for acute or chronic periods of spinal cord injury in rats. These validated procedures can detect the development and maintenance of allodynia-like sensations.

الحادة والمزمنة الاختبارات الحسية اللمس بعد إصابة الحبل الشوكي في الجرذان

Spinal cord injury (SCI) impairs sensory systems causing allodynia1-8. To identify cellular and molecular causes of allodynia, sensitive and valid sensory ...

Testing Tactile Masking between the Forearms

Masking, in which one stimulus affects the detection of another, is a classic technique that has been used in visual, auditory, and tactile research, usually using stimuli that are close together to reveal local interactions. Masking effects have also been demonstrated in which a tactile stimulus alters the perception of a touch at a distant location. Such effects can provide insight into how components of the body's representations in the brain may be linked. Occasional reports have indicated that touches on one hand or forearm can affect tactile sensitivity at corresponding contralateral locations. To explore the matching of corresponding points across the body, we can measure the spatial tuning and effect of posture on contralateral masking. Careful controls are required to rule out direct effects of the remote stimulus, for example by mechanical transmission, and also attention effects in which thresholds may be altered by the participant's attention being drawn away from the stimulus of interest. The use of this technique is beneficial as a behavioural measure for exploring which parts of the body are functionally connected and whether the two sides of the body interact in a somatotopic representation. This manuscript describes a behavioural protocol that can be used for studying contralateral tactile masking.

Here we explore contralateral tactile masking between the forearms in which tactile detection thresholds are modulated by vibration applied to a remote site. The details of which remote sites have an effect can tell us about how the body is represented in the brain.

اختبار اللمس اخفاء بين الساعدين

Masking, in which one stimulus affects the detection of another, is a classic technique that has been used in visual, auditory, and tactile research, ...

A Simple Non-invasive Method for Temporary Knockdown of Upper Limb Proprioception

Proprioception may be the least well measured of all contributors to the neural control of movement. New precise, reliable measures of proprioception are needed for clinical diagnosis of impairment, and to measure outcomes of proprioceptive training. The purpose of this simple, non-invasive method is to temporarily knockdown upper limb proprioception in healthy adults, to an extent that would be useful in the development and testing of upper limb proprioception measures. Knockdown models have two main advantages over studying humans with impaired proprioception: participant availability and the ability to control the extent of impairment across participants. Current published methods of temporary proprioception knockdown of the upper limb, such as ischemic nerve blocks and cryotherapy, are invasive, impractical, or uncomfortable for the participant. Here, vibration over the ulnar groove was used to reduce upper limb proprioception. High frequency vibration may reduce proprioceptive acuity by inhibiting pacinian corpuscle-induced input. The effect of vibration used in this protocol was confirmed using two quantitative measures. This method was simple to administer, comfortable for participants, and practical.

The goal of this protocol is to demonstrate a practical method to temporarily interfere with proprioception in the upper limb of healthy humans.

أسلوب بسيط غير الغازية لضربة قاضية مؤقتة لوضع الجسم أطرافهم العليا

Proprioception may be the least well measured of all contributors to the neural control of movement. New precise, reliable measures of proprioception are ...

A Vibrotactile Feedback Device for Seated Balance Assessment and Training

Postural perturbations, motion tracking, and sensory feedback are modern techniques used to challenge, assess, and train upright sitting, respectively. The goal of the developed protocol is to construct and operate a sitting platform that can be passively destabilized while an inertial measurement unit quantifies its motion and vibrating elements deliver tactile feedback to the user. Interchangeable seat attachments alter the stability level of the device to safely challenge sitting balance. A built-in microcontroller allows fine-tuning of the feedback parameters to augment sensory function. Posturographic measures, typical of balance assessment protocols, summarize the motion signals acquired during timed balance trials. No dynamic sitting protocol to date provides variable challenge, quantification, and sensory feedback free of laboratory constraints. Our results demonstrate that non-disabled users of the device exhibit significant changes in posturographic measures when balance difficulty is altered or vibrational feedback provided. The portable, versatile device has potential applications in rehabilitation (following skeletal, muscular, or neurological injury), training (for sports or spatial awareness), entertainment (via virtual or augmented reality), and research (of sitting-related disorders).

A sitting platform has been developed and assembled that passively destabilizes sitting posture in humans. During the user&#39;s stabilizing task, an inertial measurement unit records the device&#39;s motion, and vibrating elements deliver performance-based feedback to the seat. The portable, versatile device may be used in rehabilitation, assessment, and training paradigms.

جهاز فيبروتاكتيلي التغذية المرتدة لتقييم التوازن مقاعدهم والتدريب

Postural perturbations, motion tracking, and sensory feedback are modern techniques used to challenge, assess, and train upright sitting, respectively. ...

Applying Incongruent Visual-Tactile Stimuli during Object Transfer with Vibro-Tactile Feedback

The application of incongruent sensory signals that involves disrupted tactile feedback is rarely explored, specifically with the presence of vibrotactile feedback (VTF). This protocol aims to test the effect of VTF on the response to incongruent visual-tactile stimuli. The tactile feedback is acquired by grasping a block and moving it across a partition. The visual feedback is a real-time virtual presentation of the moving block, acquired using a motion capture system. The congruent feedback is the reliable presentation of the movement of the block, so that the subject feels that the block is grasped and see it move along with the path of the hand. The incongruent feedback appears as the movement of the block diverts from the actual movement path, so that it seems to drop from the hand when it is actually still held by the subject, thereby contradicting the tactile feedback. Twenty subjects (age 30.2 &#177; 16.3) repeated 16 block transfers, while their hand was hidden. These were repeated with VTF and without VTF (total of 32 block transfers). Incongruent stimuli were presented randomly twice within the 16 repetitions in each condition (with and without VTF). Each subject was asked to rate the difficulty level of performing the task with and without the VTF. There were no statistically significant differences in the length of the hand paths and durations between transfers recorded with congruent and incongruent visual-tactile signals &#8211; with and without the VTF. The perceived difficulty level of performing the task with the VTF significantly correlated with the normalized path length of the block with VTF (r = 0.675, p = 0.002). This setup is used to quantify the additive or reductive value of VTF during motor function that involves incongruent visual-tactile stimuli. Possible applications are prosthetics design, smart sport-wear, or any other garments that incorporate VTF.

We present a protocol to apply incongruent visual-tactile stimuli during an object transfer task. Specifically, during block transfers, performed while the hand is hidden, a virtual presentation of the block shows random occurrences of false block drops. The protocol also describes adding vibrotactile feedback while performing the motor task.

تطبيق المحفزات البصرية المرئية المتطابقة اثناء نقل الكائن مع ملاحظات اللمس

The application of incongruent sensory signals that involves disrupted tactile feedback is rarely explored, specifically with the presence of vibrotactile ...

A Standardized Method for Measurement of Elbow Kinesthesia

Proprioception is an important component of controlled movement. The threshold to detection of passive movement (TDPM) is a commonly used method for quantifying the proprioceptive submodality of kinesthesia in research settings. The TDPM paradigm has been found to be valid and reliable; however, the equipment and methods used for TDPM vary between studies. In particular, the research laboratory apparatuses for producing passive movement of an extremity are often custom designed by individual laboratories or inaccessible due to high cost. There is a need for a standardized, valid, and reliable method for measuring TDPM using readily available equipment. The purpose of this protocol is to provide a standardized method for measurement of TDPM at the elbow that is economical, easy to administer, and that produces quantitative results for measurement purposes in research-based settings. This method was tested on 20 healthy adults without neurological impairment, and eight adults with chronic stroke. The results obtained suggest this method is a reliable way to quantify elbow TDPM in healthy adults, and provides initial support for validity. Researchers seeking a balance between equipment affordability and measurement precision are most likely to find this protocol of benefit.

Here, we present a standardized method for measurement of elbow passive kinesthesia using the threshold to detection of passive movement (TDPM) that is appropriate for a research setting.

طريقة موحدة لقياس كينستيم الكوع

Proprioception is an important component of controlled movement. The threshold to detection of passive movement (TDPM) is a commonly used method for ...

Tactile Vibrating Toolkit and Driving Simulation Platform for Driving-Related Research

Collision warning system plays a key role in the prevention of driving distractions and drowsy driving. Previous studies have proven the advantages of tactile warnings in reducing driver&#8217;s brake response time. At the same time, tactile warnings have been proved effective in take-over request (TOR) for partially autonomous vehicles.
How the performance of tactile warnings can be optimized is an ongoing hot research topic in this field. Thus, the presented low-cost driving simulation software and methods are introduced to attract more researchers to take part in the investigation. The presented protocol has been divided into five sections: 1) participants, 2) driving simulation software configuration, 3) driving simulator preparation, 4) vibrating toolkit configuration and preparation, and 5) conducting the experiment.
In the exemplar study, participants wore the tactile vibrating toolkit and performed an established car-following task using the customized driving simulation software. The front vehicle braked intermittently, and vibrating warnings were delivered whenever the front vehicle was braking. Participants were instructed to respond as quickly as possible to the sudden brakes of the front vehicle. Driving dynamics, such as the brake response time and brake response rate, were recorded by the simulation software for data analysis.
The presented protocol offers insight into the exploration of the effectiveness of tactile warnings on different body locations. In addition to the car-following task that is demonstrated in the exemplar experiment, this protocol also provides options&#160;to apply other paradigms to the driving simulation studies by making simple software configuration without any code development. However, it is important to note that due to its affordable price, the driving simulation software and hardware introduced here may not be able to fully compete with other high-fidelity commercial driving simulators. Nevertheless, this protocol can act as an affordable and user-friendly alternative to the general high-fidelity commercial driving simulators.

This protocol describes a driving simulation platform and a tactile vibrating toolkit for the investigation of driving-related research. An exemplar experiment exploring the effectiveness of tactile warnings is also presented.&#160;

مجموعة أدوات تهتز عن طريق اللمس ومنصة محاكاة القيادة للأبحاث المتعلقة بالقيادة

Collision warning system plays a key role in the prevention of driving distractions and drowsy driving. Previous studies have proven the advantages of ...

Assessment of Neuromuscular Function Using Percutaneous Electrical Nerve Stimulation

Percutaneous electrical nerve stimulation is a non-invasive method commonly used to evaluate neuromuscular function from brain to muscle (supra-spinal, spinal and peripheral levels). The present protocol describes how this method can be used to stimulate the posterior tibial nerve that activates plantar flexor muscles. Percutaneous electrical nerve stimulation consists of inducing an electrical stimulus to a motor nerve to evoke a muscular response. Direct (M-wave) and/or indirect (H-reflex) electrophysiological responses can be recorded at rest using surface electromyography. Mechanical (twitch torque) responses can be quantified with a force/torque ergometer. M-wave and twitch torque reflect neuromuscular transmission and excitation-contraction coupling, whereas H-reflex provides an index of spinal excitability. EMG activity and mechanical (superimposed twitch) responses can also be recorded during maximal voluntary contractions to evaluate voluntary activation level. Percutaneous nerve stimulation provides an assessment of neuromuscular function in humans, and is highly beneficial especially for studies evaluating neuromuscular plasticity following acute (fatigue) or chronic (training/detraining) exercise.

We present a protocol to assess changes in neuromuscular function. Percutaneous electrical nerve stimulation is a non-invasive method that evokes muscular responses. Electrophysiological and mechanical properties of these responses permit the evaluation of neuromuscular function from brain to muscle (supra-spinal, spinal and peripheral levels).

تقييم عصبي عضلي وظيفة عن طريق العصب عن طريق الجلد الكهربائية تحفيز

Percutaneous electrical nerve stimulation is a non-invasive method commonly used to evaluate neuromuscular function from brain to muscle (supra-spinal, ...