이 미국 심장 협회 과학자 개발 그랜트 (#12SDG12200001) E. Vasudevan에 의해 자금 하고있다. R. Hamzey의 현재 소속은 기계 공학과, 보스톤 대학, 보스톤, MA, 미국. E. 커크의 현재 제휴는 물리 치료의 MGH 보건 연구소 이다.

모든 절차 스토 니 브 룩 대학에서 기관 검토 위원회에 의해 승인 되었습니다.
 1. 실험 설정 참고: 분할 벨트 디딜 방 아 실험에 사용 되는 일반적인 용어의 정의 대 한 보충 파일 1-정의를 참조 하십시오.
분할-벨트 디딜 방 아와 이전 경험에 대 한 <ol><li>화면 모든 참가자. 
	참고: 사람들이 표시 되었습니다 그것에 이전 노출에 따라 분할 벨트 디딜 방 아에 더 빨리 readapt 29 , 30. 어떤 사람들 날짜 표시줄 &#34; 잊지 &#34; 분할 벨트 디딜 방 아 현재 알려져 있지 않다; 따라서, 분할 벨트 디딜 방 아와 사전 경험 제어 되지 않는 경우 혼란 변수가 있을 수 있습니다.</li>
	<li>조용한 환경에서 모든 테스트를 수행 하 고 시험장에 활동 최소화.</li>
	<li>세트 분할 벨트 디딜 방 아에와 이상에 기록 움직임 추적 시스템 (시스템 지침)에 따라 모션을 지상 보도. 
	참고: 예를 들어 현재 프로토콜 모션 활성 LED 마커 추적 시스템 사용. 4 삼각대 마운트 센서 단위 2 단위 양쪽 (오른쪽과 왼쪽에 디딜 방 아의)와 지상 보도 통해 7 m의 양쪽에 두에 활성 마커의 3 차원 위치 감지.</li>
	<li>모션 추적 마커, 전도 등으로 참가자를 옷.</li>
	<li>고려 contralateral 벨트를 건너에서 다리를 방지 하기 위해 분할 벨트 디딜 방 아의 2 개의 벨트 사이 파티션을 포함 하 여. 이 파티션은 신경학 그대로 성인에 대 한 엄격 하 게 필요 하지 않습니다 하지만 테스트 또는 임상 인구에 대 한 도움이 될 수 있습니다. 참고 분할 가능성이 존재 단계 폭; 증가 그러나,는 분할 벨트 적응에 영향을 하는 정도 알.</li>
	<li>안전 장치에 설치 디딜 방 아 디딜 방 아 산책 하는 동안 떨어지는에서 참가자를 보호 하기 위해. 
	참고: 마구 이것이 연구 질문의 일부 않는 한 몸 무게를 지원 해야 하지. 디딜 방 아 산책 하는 동안 떨어지는 것은 상당히 드문, 하지만 많은 연구 윤리 보드 필요 안전 하네스 사용.</li>
	<li>유지 일관성 팔에서 운동 실험 패러다임 및 참가자에 걸쳐. 고려 팔 운동 (예를 들어, 난 간, 자연스럽 게 팔을 스윙을 들고)의 유형에 결정 하는 경우 어떤 주제 그룹에 대 한 편안 하 게 될 것입니다 여부 전형적인 팔 스윙 모션에 사용 되는 중요 한 마커의 표시 모호한 것 포착 ( 예를 들어, 표시자에 대 한 배치는 엉덩이에).
	<ol><li>팔 운동에 지시 하는 시작 하 고 안전에 대 한 디딜 방 아를 중지 하는 동안 손잡이 잡고 모든 참가자.</li>
	</ol></li> <li>실험 패러다임 경사에 일관성 유지. 
	참고: 우리의 지식, 현재 하나를 포함 하 여 모든 게시 된 분할 벨트 디딜 방 아 프로토콜 사용 제로 경사 디딜 방 아에 대 한 그리고 지상 산책.</li>
</ol> 2. 초기 계획 기간 참고: 기준선의 목적은 어떤 정상적인 걷는 조정 각 사람에 대 한 설정. 초기 조정 효과 테스트는 모든 조건에서 시험 되어야 한다. 예를 들어 현재 프로토콜 효과 동안 디딜 방 아 및 다른 속도 (0.7와 1.4 m/s)에 산책 하는 지상에 시험 되었다. 따라서, 0.7에서 지상 및 디딜 방 아 시험에 기준선과 1.4 m/s 포함 되었습니다. 이 같은 속도와 컨텍스트 기준 도보 조정 후 효과의 직접 비교 가능 그라운드 베이스 라인을 걷는 동안 재판 제거 될 수 있습니다 때 실험 목표 지상 걷는 동안에 일반화를 포함 하지 않습니다.
<li><ol>에 대 한 지상 기준선 시험, 위에 지시 참가자가 걸어 지상 보도에 모션 캡처 데이터를 수집할 수 있습니다. 10 보 폭 사이클 지상 산책에 기준선을 설정 하는 최소를 수집 합니다.
	<ol><li>모션 캡처 시스템 경우만 허용 제한 된 공간 내에서 모션 캡처에 대 한 모션 캡처 공간을 통해 (예를 들어, 재판) 여러 패스를 수행 하는 참가자는. 각 시험의 끝에, 장소에 차례를 중지, 참가자를 지시 및 연구원에 대 한 준비 &#39; 다음 재판 하려면 s 큐.</li>
		<li>각 재판에 대 한 확인 적어도 두 다리 주기 성과 보 폭 주기를 포함 하 여 아닙니다 모션 캡처 공간 내에서 수행 됩니다. 
		참고:이 초기와 최종 보 폭 주기에서에서 삭제 됩니다 분석은 가속/감속 진보 하지 정상 산책.</li>
		<li>여러 (일반적으로 10) 이상 수행 하는 참가자가 지상 재판을 걸어.
		<ol><li>특정 속도 원하는 경우는 참가자 도보 (공동-벨트)에 디딜 방 아에 그 속도에서 작업/그녀를. 다음, 그/그녀는 디딜 방 아에 마찬가지로 같은 속도로 걸어 참가자 지시 산책로, 다시 이동 하 고 지상 걷기에 참가자의 각 시험 기간 동안 시간. 25 필요한 경우 각 재판 최대 또는 느린 다운 속도 사이 구두 피드백을 제공.</li>
		</ol></li></ol></li> <li>디딜 방 아 기준선 시험 지시 1-5 분에 대 한 묶인 벨트에 걸어 참가자 
	참고:이 단일 기준 재판을 구성합니다. 디딜 방 아 산책으로 참가자를 잘 알고 하지 경우이 기간 사람이 편안 하 게 작업 될 수 있도록 하 길어 수 있습니다.
	효과 시험 될 것 이다, 동일한 속도에서 사전 및 사후 적응 걸음 걸이 조정의 비교를 허용 하는 속도를 <ol><li>일치 기준의 속도 실험. 
		참고: 다른 연결 벨트 속도에서 여러 초기 시험 (즉, 1-5 분 블록) 해야; 예를 들어 현재 프로토콜에서 0.7 m/s 및 1.4 m/s의 묶인 벨트 속도에서 기준선 시험 수집 했다 때문에 그 효과 평가 하는 데 사용 하는 속도.</li>
	</ol></li></ol> 3. 적응 기간 참고: 참가자 약 분할 벨트에 걸을 다는 것을 지시할 수 필요가 없습니다. 현재 하나를 포함 하 여 많은 실험에서 참가자 라고 하지 않습니다 여부 벨트 묶인-또는 분할-; 그들은 단순히 디딜 방 아 시작 되거나 중지 될 때 말입니다. 그러면 걷는 환경에서 예기치 않은 변경의 효과 측정 하는 실험.
<ol><li>참가자 고정 디딜 방 아 벨트에 서 있는 동안 분할 벨트 디딜 방 아 한 벨트 다른 것 보다 더 빨리 실행 시작 하 고 적어도 7 분 도보 참가자를 허용 (10-15 분은 더 일반적인).
	<ol><li>보고 똑바로, 참가자를 지시 하지 그들의 발에 아래로.</li>
		<li>다른 (예를 들어, 2-3 배 차이 벨트 속도) 보다 빠르게 한 벨트 속도 설정. 
		참고: 높은 속도 비율 지난 8 , 31에서 사용 되었습니다. 현재 프로토콜은 2:1 비율에 대 한 0.7:1.4 m/s를 사용합니다.
		<ol><li>어느 다리 느린 벨트에 의해 구동 됩니다 무작위 또는 일관 되 게 느린 벨트에 의해 구동 다리 한 다리 (지배 또는 비 지배적인) 선택.</li>
			<li>벨트 속도 미분 점차적으로 도입 될 수 있습니다 (빠른 벨트 속도가 점차적으로 증가 또는 느린 벨트 속도 incre정신적으로 몇 분 동안 감소) 또는 갑자기 (중지 된 위치에서 벨트를 가속 대상 속도 초 이내). 
			참고: 분할 벨트 소개 하는 방법은 영향을 미칠 수 어떻게 개인 적응, 얼마나 잘 그들은 서로 다른 도보 환경에 적응된 패턴을 전송 하 고 다시 그들은 분할 벨트 24 h 나중 27 , 얼마나 잘 적응 32. 현재, 대부분 분할 벨트 워킹 프로토콜 (를 포함 하 여 현재) 갑자기 분할 벨트 소개.</li>
			<li>그것 휴식 필요 (예를 들어, 어린 아이, 노인, 또는 한정 된 기동성을 가진 개인에 대 한), 될 것으로 예상 되는 경우 미리 정해진된 휴식 프로토콜에 대 한 추가 모든 참가자. 이러한 휴식의 길이 일치; 인지 확인 예기치 못한 휴식 기록 되어야 하 고 초과,이 분석 33에서 고려해 야 할 요인이 될 수 있습니다.</li>
		</ol></li></ol></li></ol> 4. 재판을 잡을 참고: Catch 재판 디딜 방 아 (묶인 벨트)에 수행 하 고 간단히 참가자를 테스트 하는 데 사용 됩니다 &#39; 지금까지 그들이 얼마나 적응을 나타내는 프로토콜에에서 s 효과. 잡기 재판은 짧은 (보통 &#60; 20 s) 연결 벨트 벨트 split 적응 기간 동안 효과의 개발을 신속 하 게 평가를 걷는 기간.
<ol><li>번 참가자는 완전히 분할-벨트 (최소 7 분 분할 벨트 산책)에 맞게, 간단히 벨트를 중지 하 고 동일한 속도로 실행 하는 두 벨트와 디딜 방 아를 다시 시작. 효과 큰 것 여기 분할 벨트 적응 28 동안 느린 벨트로 동일한 속도에 디딜 방 아를 시작 하 여 catch 시도 수행 합니다.
	<ol><li>0.7:1.4 m/s, 분할 벨트 적응 다음 후 효과 진폭을 극대화 하기 위해 0.7 m에서 캐치 재판 수행/미</li>
	</ol></li> <li>드 적응, 완화 캐치 재판 종료 (즉, 디딜 방 아를 중지) 일단 참가자는 원하는에 약 5 진보를 촬영 하고있다 잡을 시험 속도 (~ 10-15 s).</li>
	<li>캐치 실험에서 효과 평가 하기 위해 여러 다른 걷는 속도 (또는 컨텍스트, 예를 들어, 전달 및 뒤로 걷는 24에서 다른 변경)에서 수행, 다시에 적어도 2 분 동안 참가자를 적응 각 사이 분할 벨트 잡아 재판. 
	참고: 캐치 실험의 순서는 무작위 25 이어야 한다 또는 첫 번째 catch 재판 반복 스위칭 후 효과 크기에 체계적인 감소 했는지 확인 하는 적응 기간의 끝의 가까이 다시 테스트 해야 연결 벨트 (잡을 재판) 사이 분할-벨트 (다시 적응) 28.</li>
	<li>마지막 다음 재판을 잡아, 디딜 방 아를 중지 하 고 분할 벨트 (적응-동일한 구성 단계 3.1.2 참조) 다시 적응 참가자 수 있도록 2-5 분 동안 그것을 다시 시작.</li>
</ol> 5. 포스트 적응-효과 동안에 지상 산책 테스트 참고:이 단계는 선택 사항이 며 실험의 목표에 따라 달라 집니다. 현재 프로토콜에서 목표 지상 걷는 동안 일반화 하의 평가 포함, 따라서 지상 테스트를 통해 후 적응 기간 포함 했다.
<ol><li>디딜 방 아를 중지 하 고 참가자 이상 전송 기록 영역에 도달 하기 전에 등록 단계에서 참가자를 방지 하는 휠체어를 사용 하 여 지상 보도.</li>
	<li>지시 단계 2.1 에서처럼 오버 그라운드 산책로 따라 걸어 참가자.
	<ol><li>특정 걷는 속도 원하는 경우 걷는 속도 25 초기 복제 개인 지시.</li>
		<li>완전히 세척 아웃 그래서 효과 산책 하는 지상에 있는 지상 보도에 6 m에 10-15 걷는 패스를 수행 하는 참가자는 사람들이 그들의 초기 조정에 반환 
		참고:이 충분 한 26 , 27 및 금액 표시 되었습니다 약 30 27 진보. 지상 산책 하는 동안은 지속적으로 기록 하는 경우 (예를 들어, 여러 패스 찍힌다 기록 영역을 통해),으로 참가자, 장소에서 회전 각 지상 재판, 걷는 동안에 사이 분석 하지 되는 몇 가지 단계가 있을 것입니다 그리고 다른 방향으로 걷기 시작 합니다. 실험 설정 지상 산책을 통해 지속적인 기록에 대 한 허용 하지 않으면 접지 후 적응 (OG PA) 시험 동안에 드 적응의 비율 신중 하 게 해석 되어야 합니다.</li>
	</ol></li></ol> 6. 포스트 적응-효과 동안 디딜 방 아 산책 테스트 참고: 5 단계에서이 단계는 선택 사항이 며 연구 목적에 따라 달라 집니다. 및 PA 기간 포함 되어 있었다면, 후속 디딜 방 아 후 적응 기간 후 접지 효과에 디딜 방 아 후 효과의 존재에 대 한 테스트 되었습니다 세탁 아웃 23 , 26 , 27. 디딜 방 아 후 효과 평가 하 디딜 방 아 후 적응 기간을 사용할 수 없습니다 및 PA 기간 있었다면 (후 적응의 첫 번째 1-5 진보) 또는 디딜 방 아 드 적응 속도 22 , 29 , 34.
<ol><li>적응 기간의 끝 없는 OG PA 있었다면 짧게 디딜 방 아를 중지 하 고 다시 연결 벨트로 시작. 이상의 도보 기간 땅 있었다면, 휠체어를 사용 하 여 고정 된 디딜 방 아와 다시 연결 벨트; 시작으로 다시 참가자를 수송 휠체어는 기록 되지 않는 단계 수를 최소화 해야 합니다.
	<ol><li>단순히 후 효과 크기를 측정, 연결 벨트는 짧은 기간 동안 걷기 기록 (예를 들어, 30 s). 드 적응의 평가, 지속적인 연결 벨트 걷기 효과의 완전 한 세척 아웃 되도록 10 분의 최소 기록.</li>
		<li>행 세 하는 가설에 의하여 후 적응 기간 동안 묶여 벨트의 속도 설정, 최대 디딜 방 아로 효과 발생 찾을 때 묶인 벨트 속도 느린 벨트의 분할 벨트 적응 25 동안 , 28. 0.7 1.4 m/s의 분할 벨트 속도에 적응을 수행 하는 경우 0.7 m/s는 큰 효과 관찰 하기에 묶인된 벨트 속도 설정.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

저자는 공개 없다.

수많은 연구에서는 사람들이 단계 길이 및 이중 지원 기간 interlimb 조정 매개 변수에서 대칭을 복원 하기 위해 걸음 걸이 조정 분할 벨트 디딜 방 아에 적응 지금 나타났습니다. 자연 산책 조건이 복원된 다음 분할-벨트 산책, 참가자 수 있는 효과로 이어지는 적응된 걸음 걸이 패턴을 사용 하 여 배우지 않은 정상적인 걷는 조정에 반환 하기 위해 계속 합니다. 연구원은 주로이 새로운 도보 패턴을 ?...

분할-벨트 디딜 방 아 두 벨트 다른 속도로 또는 다른 방향에서 각 다리를 구동할 수 있다. 이 장치 처음1을 걷는 동안 다리 (즉, interlimb 조정) 사이 조정 연구 도구로 서 전 45 년 동안 사용 되었습니다. 하지만이, 그리고 다른 초기 연구는 실험 모델,12,3, 고양이 사용 주로 곤충은 또한 공부4. 인간 유아와 성인에서 분할 벨트 운동의 첫 번째 조사는 1987에 1994, 각각5,6출판 되었다. 인간 및 비인간적인 동물에서 이러한 초기 연구는 주로 단기 (즉, 즉각적인) 조정 때 다리는 서로 다른 속도에서 안정성과 앞으로 진행을 보존 하기 위해 interlimb 조정에 조사. 1995 연구 장기간 (몇 분) 분할-벨트 산책의 각 측면에서 속도 맞춰야 정확 하 게 인식 하는 디딜 방 아 벨트 속도 조정을 하 인간 성인 수 장애인 지적 했다. 이 걷는 sensorimotor 매핑 recalibrated7있었다 나왔다. 그러나, 그것은 2005 년 첫 번째 상세한 인간 모터 적응의 운동학 보고서 10 분 이상 분할 벨트 디딜 방 아 산책은 출판된8까지 했다.
모터 적응 기간 동안 잘 배운된 움직임의 sensorimotor 매핑 새로운, 예측 가능한 수요9응답에서 조정 오류 기반 프로세스를 가리킵니다. 확장된 연습 기간 (시간 분) 발생 하는 모터 학습의 한 형태 이며 효과, 수요 제거 운동 패턴에 변화 및 조건 하에서 결과 정상으로 반환 합니다. 예를 들어 분할 벨트에 처음 걷는 사람들이 비대칭 interlimb 조정, 다리를 닮은 걸을 발생 합니다. 분할-벨트 걷는 몇 분 동안 사람들이 그들의 걸음 걸이 더 대칭 되도록 걷는 조정 그들의 적응. 두 개의 벨트 이후 동일한 속도 (즉, 연결-벨트) 돌아가려면, 따라서 보통 걷는 상태 복원 사람들 입증 효과 비대칭 조정으로 걸어서. 이러한 효과 드 적극적으로 적응 해야 또는 묶인 벨트 걷는 정상적인 걷는 조정 복원된8전에 몇 분 동안 배우지.
다음 2005 Reisman 외. 8 분할 벨트 인간에 걷기의 운동학 적 분석, 출판된 연구에 분할 벨트 디딜 방 아의 사용 약 이전 10 년에 비해 10 배 증가 했다. 왜가 분할 벨트 디딜 방 아 실험 도구로 서 더 많은 인기 되 고? 분할-벨트 ambulation 명확 하 게 실험실 작업-가장 가까운 실제 아날로그 선회 또는 꽉 자리에서 산책 이지만 2 ~ 4 배를 다른 것 보다 더 빠르게 구동 되 고 한 다리와 돌기의 훨씬 더 극단적인 버전을 유도 하는 분할 벨트 디딜 방 아. 사실 분할 벨트 디딜 방 아는 매우 특이 한 걷는 작업 공부 운동 학습에 대 한 몇 가지 장점이. 첫째, 그것은 나이에 대부분의 사람들에 대 한 소설과 독립적인 걷는 경험; 화면 분할-벨트 산책의 참신에 대 한 실험 참가자 들에 게 쉽습니다. 둘째, 분할 벨트 디딜 방 아 신속 하 게 해결 되지 않는 interlimb 조정에 상당한 변화를 유도 합니다. 드 적응과 적응의 상대적으로 느린 속도 어떻게 다른 훈련 공부를 허용 개입 천장에 접근 하지 않고 이러한 속도 변경할 수 있습니다. 세 번째, 운동학8,10, 키네틱11,12,,1314, 시6,15,16 , 그리고 지 각7,17,,1819 수정 분할 벨트 디딜 방 아 적응에서 발생 하는이 작업20의 신경 제어는 잘 공부 되었습니다 ,,2122. 즉, 분할 벨트 디딜 방 아를 각 색 한 문서화 고이 잘 성격을 나타낸 운동 학습 작업을 만드는 여러 가지 다른 그룹에 의해 복제 되었습니다.
지난 10 년 동안 여러 연구 분할 벨트 적응의 작업 및 상황에 맞는 특성을 증명 하고있다. 효과 다음 분할 벨트 적응 훈련 조건에서 다른 조건 하에서 테스트 하는 경우 진폭에서 크게 감소 된다. 예를 들어 효과 작은 사람이 다른 환경 (예를 들어, 지상23걷는 동안)로 이동 하는 경우, (예를 들어, 뒤로 걷기 또는13, 를 실행 다른 운동 작업을 수행 24), 또는 심지어 적응25동안 느린 벨트의 속도에서 다른 속도로 산책. 노력을 운전 적응의 일반화를 경 세 하는 매개 변수를 설정 하는 진행입니다.
이 문서의 목적은 인간의 운동 적응 및 다른 걷는 컨텍스트 (즉, 다른 걷는 속도 환경)에 적용할된 패턴의 일반화를 조사 하기 위해 분할 벨트 디딜 방 아를 사용 하기 위한 프로토콜을 설명 하기 위해. 프로토콜 설명 하면서 여기는 대부분 직접 Hamzey 외 에 사용에서 파생 25 (그림 1a),이 프로토콜 앞8,,2324,26, 연구의 숫자에 의해 통보 했다 주목 해야 한다 27,28. 메서드는 걷는 속도 디딜 방 아 사이 및 지상 환경에 있는 불변성을 유지 개선 하는 것이 다른 환경25걸어가는 분할-벨트의 일반화 한 가설 테스트를 원래 개발 되었다. 프로토콜 섹션 아래에서 우리는 어떻게 특정 프로토콜 단계를 수정할 수 있습니다 다른 방법으로 표시 하는 노트와 디딜 방 아 벨트 split 메서드의이 버전을 복제 하는 방법에 대 한 지침을 준다.

<table><tbody><tr><td>Split-belt treadmill</td><td>Woodway</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Codamotion CX1</td><td>Charmwood Dynamics, Ltd, Leicestershire, UK</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

using a split-belt treadmill to evaluate generalization of human locomotor adaptation

메커니즘을 이해 기본 운동 학습 연구와 임상 최적화 모터 재활의 일환으로 재교육 걸음 걸이. 그러나, 인간의 운동 학습을 공부 하 고 전하실 수 있습니다. 초기와 어린 시절, 동안 신경 근육 학 시스템은 매우 성숙 하 고 운동 학습 개발의 초기 단계 동안 성인에서 동일한 메커니즘에 의해 규율 됩니다 가능성이 크다. 시간 인간으로 성숙에 도달, 그들은 너무 능숙 걷는 데 노 보 운동 학습 연구를 충분히 소설 작업을 같이 어렵다. 분할 벨트 디딜 방 아, 2 개의 벨트는 다른 속도에 각 다리를 구동할 수 있는 수의 두 짧은-(즉, 즉각적인) 연구 및 장기 (즉, 분 일 동안, 모터 학습의 한 형태)에 대 한 응답 수정 걸음 걸이 워킹 환경에 새로운 변화입니다. 개인 수 쉽게 상영 분할 벨트 디딜 방 아에 이전 노출에 대 한 모든 실험 참가자 없다 보장 (또는 동등한) 이전 경험. 이 문서는 운동 학습과 다른 걷는 컨텍스트에이 학습의 일반화를 계량 테스트 방법을 통합 하는 일반적인 분할 벨트 디딜 방 아 적응 프로토콜을 설명 합니다. 분할-벨트 디딜 방 아를 설계에 대 한 중요 한 고려 사항에 대 한 논의 다음과, 디딜 방 아 벨트 속도, 휴식, 그리고 항목 같은 요소를 포함 하 여 실험. 또한, understudied 하지만 잠재적인 혼란 변수 (예를 들어, 팔의 움직임, 이전 경험) 여겨진다 토론에.

처음 분할 벨트 디딜 방 아에 걷는 큰 asymmetries interlimb 조정 발생 합니다. 10-15 분 동안, 대칭이이 측정의 많은 것에서 점차적으로 복원 됩니다. 상세한 설명을 어떻게 운동학 걷는 매개 변수 변경 되었습니다 분할 벨트 디딜 방 아 적응의 과정 이상 다른 곳에서8,10출판. 이 종이 interlimb 조정의 두 가지 조?...

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Using a Split-belt Treadmill to Evaluate Generalization of Human Locomotor Adaptation

우리는 인간의 운동 적응 분할 벨트 디딜 방 아, 다른 속도에 각 다리를 운전할 수 있는 두 개의 벨트를 사용 하 여 조사에 대 한 프로토콜을 설명 합니다. 우리는 특별히 다른 걷는 컨텍스트 (예를 들어, 환경 걷는 걸음 걸이 속도)에 적응된 운동 패턴의 일반화를 테스트 하도록 설계 된 패러다임에 초점.

인간의 운동 적응의 일반화를 평가 하는 분할 벨트 디딜 방 아를 사용 하 여

Understanding the mechanisms underlying locomotor learning helps researchers and clinicians optimize gait retraining as part of motor rehabilitation. ...

using-split-belt-treadmill-to-evaluate-generalization-human-locomotor

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Behavior

8.2K 조회수.  Stony Brook University. 우리는 인간의 운동 적응 분할 벨트 디딜 방 아, 다른 속도에 각 다리를 운전할 수 있는 두 개의 벨트를 사용 하 여 조사에 대 한 프로토콜을 설명 합니다. 우리는 특별히 다른 걷는 컨텍스트 (예를 들어, 환경 걷는 걸음 걸이 속도)에 적응된 운동 패턴의 일반화를 테스트 하도록 설계 된 패러다임에 초점.

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Simultaneous Scalp Electroencephalography (EEG), Electromyography (EMG), and Whole-body Segmental Inertial Recording for Multi-modal Neural Decoding

Recent studies support the involvement of supraspinal networks in control of bipedal human walking. Part of this evidence encompasses studies, including our previous work, demonstrating that gait kinematics and limb coordination during treadmill walking can be inferred from the scalp electroencephalogram (EEG) with reasonably high decoding accuracies. These results provide impetus for development of non-invasive brain-machine-interface (BMI) systems for use in restoration and/or augmentation of gait- a primary goal of rehabilitation research. To date, studies examining EEG decoding of activity during gait have been limited to treadmill walking in a controlled environment. However, to be practically viable a BMI system must be applicable for use in everyday locomotor tasks such as over ground walking and turning. Here, we present a novel protocol for non-invasive collection of brain activity (EEG), muscle activity (electromyography (EMG)), and whole-body kinematic data (head, torso, and limb trajectories) during both treadmill and over ground walking tasks. By collecting these data in the uncontrolled environment insight can be gained regarding the feasibility of decoding unconstrained gait and surface EMG from scalp EEG.

Simultaneous Scalp Electroencephalography EEG, Electromyography EMG, and Whole-body Segmental Inertial Recording for Multi-modal Neural Decoding

Development of an effective brain-machine-interface (BMI) system for restoration and rehabilitation of bipedal locomotion requires accurate decoding of user's intent. Here we present a novel experimental protocol and data collection technique for simultaneous non-invasive acquisition of neural activity, muscle activity, and whole-body kinematics during various locomotion tasks and conditions.

동시에 두피 뇌파 (EEG), 근전도 (EMG), 멀티 모달 신경 디코딩을위한 전체 몸 분절 관성 기록

Recent  studies support the involvement of supraspinal networks in control of bipedal  human walking. Part of this evidence  encompasses studies, ...

연구

행동분석학

Kinematics and Ground Reaction Force Determination: A Demonstration Quantifying Locomotor Abilities of Young Adult, Middle-aged, and Geriatric Rats

Behavior, in its broadest definition, can be defined as the motor manifestation of physiologic processes. As such, all behaviors manifest through the motor system. In the fields of neuroscience and orthopedics, locomotion is a commonly evaluated behavior for a variety of disease models. For example, locomotor recovery after traumatic injury to the nervous system is one of the most commonly evaluated behaviors 1-3. Though locomotion can be evaluated using a variety of endpoint measurements (e.g. time taken to complete a locomotor task, etc), semiquantitative kinematic measures (e.g. ordinal rating scales (e.g. Basso Beattie and Bresnahan locomotor (BBB) rating scale, etc)) and surrogate measures of behaviour (e.g. muscle force, nerve conduction velocity, etc), only kinetics (force measurements) and kinematics (measurements of body segments in space) provide a detailed description of the strategy by which an animal is able to locomote 1. Though not new, kinematic and kinetic measurements of locomoting rodents is now more readily accessible due to the availability of commercially available equipment designed for this purpose. Importantly, however, experimenters need to be very familiar with theory of biomechanical analyses and understand the benefits and limitations of these forms of analyses prior to embarking on what will become a relatively labor-intensive study. The present paper aims to describe a method for collecting kinematic and ground reaction force data using commercially available equipment. Details of equipment and apparatus set-up, pre-training of animals, inclusion and exclusion criteria of acceptable runs, and methods for collecting the data are described. We illustrate the utility of this behavioral analysis technique by describing the kinematics and kinetics of strain-matched young adult, middle-aged, and geriatric rats.

Locomotion is often examined as a behavioural outcome in various models of disease in fields such as neuroscience and orthopedics. This video paper intends to describe a method for collecting ground reaction forces and kinematics from rats during unrestrained locomotion.

운동학 및 그라운드 반력 결정 : 젊은 성인, 중년과 노인 쥐의 데모 Quantifying 운전하는 능력

Behavior, in its broadest definition, can be defined as the motor manifestation of physiologic processes.  As such, all behaviors manifest through the ...

신경과학

Getting to Compliance in Forced Exercise in Rodents: A Critical Standard to Evaluate Exercise Impact in Aging-related Disorders and Disease

There is a major increase in the awareness of the positive impact of exercise on improving several disease states with neurobiological basis; these include improving cognitive function and physical performance. As a result, there is an increase in the number of animal studies employing exercise. It is argued that one intrinsic value of forced exercise is that the investigator has control over the factors that can influence the impact of exercise on behavioral outcomes, notably exercise frequency, duration, and intensity of the exercise regimen. However, compliance in forced exercise regimens may be an issue, particularly if potential confounds of employing foot-shock are to be avoided. It is also important to consider that since most cognitive and locomotor impairments strike in the aged individual, determining impact of exercise on these impairments should consider using aged rodents with a highest possible level of compliance to ensure minimal need for test subjects. Here, the pertinent steps and considerations necessary to achieve nearly 100% compliance to treadmill exercise in an aged rodent model will be presented and discussed. Notwithstanding the particular exercise regimen being employed by the investigator, our protocol should be of use to investigators that are particularly interested in the potential impact of forced exercise on aging-related impairments, including aging-related Parkinsonism and Parkinson&#8217;s disease.

Exercise may alleviate behavioral impairments associated with neurodegenerative diseases. Studies of the mechanisms underlying exercise-mediated effects have increased in disease models, but the neurobiological background accompanying these diseases, specifically aging, is likely not considered. Here, we illustrate measures to increase the likelihood of a successful exercise paradigm in aged rats.

설치류에 강제 운동에 준수에 도착 : 긴요 한 표준 노화 관련 질환과 질병에 운동 미치는 영향을 평가하기 위해

There is a major increase in the awareness of the positive impact of exercise on improving several disease states with neurobiological basis; these ...

Using Gold-standard Gait Analysis Methods to Assess Experience Effects on Lower-limb Mechanics During Moderate High-heeled Jogging and Running

A limited number of studies have explored lower-limb biomechanics during high-heeled jogging and running, and most studies have failed to clarify the wearing experience of subjects. This protocol describes the differences in lower-limb kinematics and ground reaction force (GRF) between experienced wearers (EW) and inexperienced wearers (IEW) during moderate high-heeled jogging and running. A three-dimensional (3D) motion analysis system with a configured force platform was used to synchronously capture lower-limb joint movements and GRF. 36 young females volunteered to participate in this study and were asked about high-heeled shoe-wearing experience, including frequency, duration, heel types, and heel heights. Eleven who had the experience of 3 to 6 cm heels for a minimum of three days per week (6 h per day) for at least two years and eleven who wore high heels less than twice per month participated. Subjects performed jogging and running at comfortable low and high speeds, respectively, with the right foot completely stepping onto a force platform when passing by along a 10 m walkway. EW and IEW adopted different biomechanical adaptations while jogging and running. IEW exhibited a generally larger range of joint movement, while EW showed a dramatically larger loading rate of GRF during running. Hence, further studies on the lower-limb biomechanics of high-heeled gait should strictly control the wearing experience of the subjects.

This study investigated lower-limb kinematics and ground reaction force (GRF) during moderate high-heeled jogging and running. Subjects were divided into groups of experienced wearers and inexperienced wearers. A three-dimensional motion analysis system with a configured force platform captured lower-limb joint movements and GRF.

보통 굽 높은 조깅 하 고 실행 하는 동안 낮은 사지 역학에 경험 효과 평가 하기 위해 골드 표준 걸음 걸이 분석 방법을 사용 하 여

A limited number of studies have explored lower-limb biomechanics during high-heeled jogging and running, and most studies have failed to clarify the ...

A Method to Study the Impact of Chemically-induced Ovarian Failure on Exercise Capacity and Cardiac Adaptation in Mice

The risk of cardiovascular disease (CVD) increases in post-menopausal women, yet, the role of exercise, as a preventative measure for CVD risk in post-menopausal women has not been adequately studied. Accordingly, we investigated the impact of voluntary cage-wheel exercise and forced treadmill exercise on cardiac adaptation in menopausal mice. The most commonly used inducible model for mimicking menopause in women is the ovariectomized (OVX) rodent. However, the OVX model has a few dissimilarities from menopause in humans. In this study, we administered 4-vinylcyclohexene diepoxide (VCD) to female mice, which accelerates ovarian failure as an alternative menopause model to study the impact of exercise in menopausal mice. VCD selectively accelerates the loss of primary and primordial follicles resulting in an endocrine state that closely mimics the natural progression from pre- to peri- to post-menopause in humans. To determine the impact of exercise on exercise capacity and cardiac adaptation in VCD-treated female mice, two methods were used. First, we exposed a group of VCD-treated and untreated mice to a voluntary cage wheel. Second, we used forced treadmill exercise to determine exercise capacity in a separate group VCD-treated and untreated mice measured as a tolerance to exercise intensity and endurance.

Two exercise paradigms were tested on a newly developed chemically induced menopausal mouse model to examine the impact of menopause on exercise capacity and cardiac adaption to exercise.

쥐의 운동 능력과 심장 적응에 화학적으로 유도 된 난소 실패의 영향을 연구하는 방법

The risk of cardiovascular disease (CVD) increases in post-menopausal women, yet, the role of exercise, as a preventative measure for CVD risk in ...

의학

Comparative Analysis of Lower Limb Kinematics between the Initial and Terminal  Phase  of 5km Treadmill Running

Running is beneficial for physical health, but it is also accompanied by many injuries. However, the main factors leading to running injury remain unexplained. This study investigated the effects of long running distance on lower-limb kinematic variables and the lower limb kinematic difference of between the initial (IR) and terminal phase (TR) of 5 km running was compared. Ten amateur runners ran on a treadmill at the speed of 10 km/h. Dynamic kinematic data was collected at the phase of IR (0.5 km) and TR (5 km), respectively. The peak angle, peak angular velocities, and range of motion were recorded in this experiment. The main results demonstrated the following: ankle eversion and knee abduction were increased at TR; ROMs of ankle and knee were increased in the frontal plane at TR than IR; a larger peak angular velocity of ankle dorsiflexion and hip interrotation were found in TR compared to IR. These changes during the long distance running may provide some specific details for exploring potential reasons of running injuries.

This study investigated the biomechanical characteristics of the lower extremity kinematic variables between the initial and terminal phase of 5 km treadmill running. The lower-limb kinematic data of 10 runners were collected using a three-dimensional motion capture system on a treadmill at the initial phase (0.5 km) and the terminal phase (5 km), respectively.

5km 러닝머신 러닝의 초기 단계와 말단 단계 사이의 하반신 역학의 비교 분석

Running is beneficial for physical health, but it is also accompanied by many injuries. However, the main factors leading to running injury remain ...

Training Persons with Spinal Cord Injury to Ambulate Using a Powered Exoskeleton

Powered exoskeletons have become available for overground ambulation in persons with paralyses due to spinal cord injury (SCI) who have intact upper extremity function and are able to maintain upright balance using forearm crutches. To ambulate in an exoskeleton, the user must acquire the ability to maintain balance while standing, sitting and appropriate weight shifting with each step. This can be a challenging task for those with deficits in sensation and proprioception in their lower extremities. This manuscript describes screening criteria and a training program developed at the James J. Peters VA Medical Center, Bronx, NY to teach users the skills needed to utilize these devices in institutional, home or community environments. Before training can begin, potential users are screened for appropriate range of motion of the hip, knee and ankle joints. Persons with SCI are at an increased risk of sustaining lower extremity fractures, even with minimal strain or trauma, therefore a bone mineral density assessment is performed to reduce the risk of fracture. Also, as part of screening, a physical examination is performed in order to identify additional health-related contraindications. 
Once the person has successfully passed all screening requirements, they are cleared to begin the training program. The device is properly adjusted to fit the user. A series of static and dynamic balance tasks are taught and performed by the user before learning to walk. The person is taught to ambulate in various environments ranging from indoor level surfaces to outdoors over uneven or changing surfaces. Once skilled enough to be a candidate for home use with the exoskeleton, the user is then required to designate a companion-walker who will train alongside them. Together, the pair must demonstrate the ability to perform various advanced tasks in order to be permitted to use the exoskeleton in their home/community environment.

Training a person with paralysis to ambulate using a powered exoskeleton may present challenges. The goals are to present the candidate selection criteria and the training procedures for exoskeletal-assisted walking and other mobility skills that can be progressed as the participant's skill level improves.

척수 손상이있는 사람을 교육하는 것은 동력 형 외골격을 사용 Ambulate하기

Powered exoskeletons have become available for overground ambulation in persons with paralyses due to spinal cord injury (SCI) who have intact upper ...

생체공학

Activity-based Training on a Treadmill with Spinal Cord Injured Wistar Rats

Spinal cord injury (SCI) results in lasting deficits that include both mobility and a multitude of autonomic-related dysfunctions. Locomotor training (LT) on a treadmill is widely used as a rehabilitation tool in the SCI population with many benefits and improvements to daily life. We utilize this method of activity-based task-specific training (ABT) in rodents after SCI to both elucidate the mechanisms behind such improvements and to enhance and improve upon existing clinical rehabilitation protocols. Our current goal is to determine the mechanisms underlying ABT-induced improvements in urinary, bowel, and sexual function in SCI rats after a moderate to severe level of contusion. After securing each individual animal in a custom-made adjustable vest, they are secured to a versatile body weight support mechanism, lowered to a modified three-lane treadmill and assisted in step-training for 58 minutes, once a day for 10 weeks. This setup allows for the training of both quadrupedal and forelimb-only animals, alongside two different non-trained groups. Quadrupedal-trained animals with body weight support are aided by a technician present to assist in stepping with proper hind limb placement as necessary, while forelimb-only trained animals are raised at the caudal end to ensure no hind limb contact with the treadmill and no weight-bearing. One non-trained SCI group of animals is placed in a harness and rests next to the treadmill, while the other control SCI group remains in its home cage in the training room nearby. This paradigm allows for the training of multiple SCI animals at once, thus making it more time-efficient in addition to ensuring that our pre-clinical animal model mimics the clinical representation as close as possible, particularly with respect to the body weight support with manual assistance.

This protocol demonstrates our model of activity-based locomotor treadmill training for rats with spinal cord injury (SCI). Included is both quadrupedal and forelimb-only groups, in addition to two distinct types of non-trained control groups. Investigators are able to assess training effects on SCI rats using this protocol.

척수와 디딜 방 아에 활동 기반 교육 부상 Wistar 쥐

Spinal cord injury (SCI) results in lasting deficits that include both mobility and a multitude of autonomic-related dysfunctions. Locomotor training (LT) ...

Evaluation of Patients' Posture and Gait Profile After Lumbar Fusion Surgery by Video Rasterstereography and Treadmill Gait Analysis

This protocol provides guidance on how to perform high resolution video rasterstereography and treadmill gait analysis on patients after lumbar fusion surgery to obtain results about altered variables of gait and posture. These observed changes can then be correlated with the patient-reported outcome measure of pain relief. The rasterstereographic device projects lines of parallel light onto the surface of the tested subject&#39;s back. The deformation of these lines is recognized by the device. From these data, a special software then generates a 3-D profile based on the principle of triangulation. With an inaccuracy of only 0.2 mm it can measure changes in posture at very high precision. Gait and stance parameters are recorded using a treadmill equipped with an electric sensor mat that contains 10,200 miniature force sensors in the registering zone under the belt. Initial walking speed on the treadmill is 0.5 km/h. Speed is then gradually increased by increments of 0.1 km/h until each subject reaches his or her individual maximum well tolerable walking speed. At this speed, parameters are recorded during a 20 s measurement interval. Subjects are tested barefoot and without holding a handrail. Among various other parameters, stride width, step length, stance phase and foot rotation are measured. Both methods used reportedly have a high intra- and inter-observer reliability. The advantage of these highly accurate techniques is that they offer an objective and very detailed perspective on changes in the patient&#39;s posture and gait. Due to the amount of data generated, these techniques are, however, not so much suitable for everyday routine use, but rather interesting to scientifically evaluate long term alterations in posture and gait in patients like for example after lumbar fusion surgery.

Here, we present a protocol to analyze the posture and the gait of patients after lumbar fusion surgery by means of high-resolution video rasterstereography and a treadmill equipped with an integrated sensor mat. Allowing critical functional postoperative evaluation on a less subjective level may enhance accuracy and reliability of indication for surgery.

환자의 자세와 걸음 걸이 프로필 비디오 Rasterstereography 및 디딜 방 아 걸음 걸이 분석 하 여 요 추 융합 수술 후의 평가

This protocol provides guidance on how to perform high resolution video rasterstereography and treadmill gait analysis on patients after lumbar fusion ...

Lower Limb Biomechanical Analysis of Healthy Participants

Biomechanical analysis techniques are useful in the study of human movement. The aim of this study was to introduce a technique for the lower limb biomechanical assessment in healthy participants using commercially available systems. Separate protocols were introduced for the gait analysis and muscle strength testing systems. To ensure maximum accuracy for gait assessment, attention should be given to the marker placements and self-paced treadmill acclimatization time. Similarly, participant positioning, a practice trial, and verbal encouragement are three critical stages in muscle strength testing. The current evidence suggests that the methodology outlined in this article may be effective for the assessment of lower limb biomechanics.

This article introduces a comprehensive experimental methodology on two of the latest technologies available to measure the lower limb biomechanics of individuals.