Восприятие различий в скорости ног при ходьбе на беговой дорожке с раздельными лентами

Введение

Ходьба является одной из самых распространенных форм самодвижения у людей. Чтобы обеспечить безопасную походку, люди должны постоянно адаптировать свои движения к изменениям окружающей среды, таким как ровная и равномерная поверхность, скользкие участки и препятствия. Этот процесс постоянной перекалибровки важен для всех моторных действий, но особенно для ходьбы, так как нестабильность походки, вызванная нарушениями, такими как скольжение или спотыкание, может привести к падениям, которые часто связаны с переломами или серьезными травмами.

Одним из установленных способов измерения моторных адаптаций является экспериментальное введение возмущений и наблюдение за моторным выходом или физиологическими реакциями, такими как ЭМГ. Участники могут адаптировать свою походку, регулируя кинематические показатели, такие как длина шага, время двойной опоры или длина шага, а также кинетические показатели, такие как углы суставов, положение конечностей или мышечные усилия.

Сенсомоторное обучение включает как явные, так и неявные адаптационные процессы, с широким участием явных стратегий в адаптации. В ходьбе связь между обнаружением возмущений и адаптацией была показана Hoogkamer et al. (2015), так как участники с более низким порогом восприятия ходили с меньшей асимметрией времени опоры, но с большей асимметрией выноса конечности в ответ на возмущения скорости раздельных лент.

Методы

В исследовании участвовали 52 человека, набранные через рассылку TU-Chemnitz. Участники были допущены, если у них не было неврологических или проблем с ходьбой и масса тела была менее 130 кг. Четверо участников были исключены из анализа из-за технических проблем, оставив выборку из 48 человек.

Участники ходили на беговой дорожке с раздельными лентами в системе GRAIL, позволяющей высокоточное захват движения в реальном времени перед изогнутым 240° проекционным экраном. Визуальная среда имитировала бесконечную дорожную сцену с боковыми стенами, проецируемую на 2,5 м перед участником.

Для захвата движения использовалась модель ходьбы Vicon Plug-In Gait с 16 ретрорефлекторными маркерами, размещенными на сегментах тела участников. Позиция маркеров записывалась 10 инфракрасными камерами с частотой 250 Гц. Перед экспериментом измерялись биометрические параметры участников, наносились маркеры и калибровалась модель ходьбы.

Эксперимент начинался с двух тренировочных сессий по 1 минуте ходьбы с возмущениями, после чего следовали 4 экспериментальных блока по 5 минут каждый. Возмущения скорости вводились с использованием адаптивного метода QUEST, который предоставляет оценку порога на лету после каждого испытания.

Результаты

Анализ показал, что участники могли обнаруживать даже очень малые различия в скорости, со средними пороговыми значениями чуть более 7% для обоих типов возмущений. Пороговые значения были относительно стабильными внутри участников, но сильно варьировались между ними. Корреляция между пороговыми значениями для ускорения и замедления была высокой, указывая на схожие механизмы обнаружения.

Исследование также показало, что участники быстро достигали асимптотического поведения при подходе к пороговым значениям, и что большинство вариабельности в пороговых значениях было между участниками, а не между типами возмущений.

Обсуждение

Результаты подчеркивают важность учета индивидуальных различий при исследовании обнаружения возмущений и потенциальной явной сенсомоторной адаптации. Это имеет значение для различных исследований в области самодвижения, сенсомоторной адаптации и предотвращения падений.

Знание того, когда участники осознают возмущения, может быть полезно для различных целей: чтобы знать, когда они могут применять явные стратегии для корректировки соответствующих моторных действий, чтобы лучше понять восприятие самодвижения, понимая, когда люди замечают, что оно изменено внешне, или чтобы знать, будет ли работать экспериментальное воздействие.