Phase-Locked Postural Perturbation Psycholophysical Models

锁相姿势扰动心理物理模型

基本信息

  • 批准号:
    7266411
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 32.11万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2007
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2007-04-01 至 2011-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Humans sway. The significance of our research lies in our belief that normal postural detection and controller mechanisms are best studied by perturbation "probes" that lay within the range of normal sway, rather than larger fall-initating pertubations. Thus, our approach is a significant new way to explore postural control in the elderly and those with diabetes. With our low-virbration Sliding Linear Investigative Platform for Analyzing Lower Limb Stability with Synced Tracking EMG and Pressure measurements (SLIP-FALLS-STEPm), our lab studies the psychophysical, biomechanical, and neurophysical responses to short horizontal moves that are at the edge of perception. We found negative-power-law, psychophysical trading relationships between acceleration detection threshold and forward displacement that vary predictably with age and the presence of diabetes. Pilot studies indicate that AP Center-of -Pressure, lower limb EMGs and foot sole pressure distribution are affected by supra-threshold but not sub-threshold perturbations. A Legacy Dataset of >40,000 observations is available for further analysis. Various analytical tools (phase-locked loops, analytic inverted pendulum equations, chaotic systems, fuzzy systems, artifical neural networks, and combinations of these) will look for relationships between detected moves and resultant reactions in measured variables. Further, the concept that initial conditions are important (i.e., the position and velocity of the COP just before a move) will be investigated, with the training output being a correct or incorrect detection. SLIP-FALLS- STEPm can entrain a subject to a sway pattern by oscillating the platform at a frequency near the subject's normal sway frequency and perturb at various phases of the sway cycle. Given the wealth of multi-dimen- sional Legacy data on >150 subjects, and how the data change with age and the presences of diabetes, given tantalizing hints at what control schemes might be used, and how these schemes seem to be affected by age, diabetes, obesity or peripheral neuropathy, we will proceed further by: 1) Comprehensively analyzing the existing Legacy date; 2) Entraining the sway pattern of subjects so that the pre-perturbation initial conditions can be better specified; 3) Increasing the amplitude of test acceleration to superthreshold levels in harnessed subject to compare with pre-existing dynamic posturography findings of others and to compare threshld and superthreshold responses in the same subjects to determine whether threshold measures are clinically predictive of superthreshold responses; 4) Investigating various models of postural control based on Legacy time series data and on proposed entrainment experiments, by using synced marker tracking, EMG, foot pressure and other SLIP-FALLS measures; 5) Determining how well neruophysiological and bio- mechancial responses (or lack thereof) to perturbations correlate and predict detection threshold. Baseline measures will be expanded to include a way to link our results with an index of falling behavior.
描述(由申请人提供):人类摇摆。我们的研究的意义在于我们相信,正常的姿势检测和控制器机制是通过扰动“探针”来研究的,这些探针位于正常摇摆范围内,而不是较大的降落垂直性。因此,我们的方法是探索老年人和患有糖尿病患者的姿势控制的重要新方法。我们的实验室研究了我们的低效率滑动线性研究平台,用于通过同步跟踪EMG和压力测量值(Slip-Falls-Stepm)分析下肢稳定性,我们的实验室研究了对短水平移动的心理物理,生物力学和神经物理反应。我们发现负数负数,加速度检测阈值和前向位移之间的心理物理交易关系随着年龄的增长和糖尿病的存在而变化。试点研究表明,AP按压,下肢EMG和脚部压力分布受阈值上阈值的影响,但不受亚阈值扰动的影响。可以进行> 40,000个观察结果的旧数据集可用于进一步分析。各种分析工具(分析环,分析倒置的摆动方程,混乱系​​统,模糊系统,人工神经网络以及这些组合)将寻找在测量变量中检测到的移动与结果反应之间的关系。此外,将研究最初条件很重要的概念(即,在移动之前的COP的位置和速度)将进行研究,其中训练输出是正确或不正确的检测。滑动式 - 继母可以通过在受试者正常的摇摆频率附近的频率振荡平台来吸引受试者摇摆图案,并在摇摆周期的各个阶段驱动。鉴于> 150名受试者的大量多维遗产数据以及数据如何随着年龄的增长和糖尿病的存在而变化,鉴于可以使用哪些控制方案的诱人提示,以及这些方案似乎如何受到年龄,糖尿病,糖尿病,肥胖或外围神经病的影响,我们将在均等:1)均已依据:1)全面地分析:1)。 2)进入受试者的摇摆模式,以便可以更好地指定前扰动初始条件; 3)将测试加速度的幅度提高到受利用的超级转回端水平,以与他人的预先存在的动态姿势术发现相比,并比较同一受试者中的阈值和超转牙的反应,以确定阈值度量是否在临床上预测了对超级阈值响应的临床预测性; 4)通过使用同步标记跟踪,EMG,脚压力和其他滑落措施,根据遗留时间序列数据和提议的夹带实验来研究各种模型的姿势控制模型; 5)确定扰动对扰动相关和预测检测阈值的杂种生理和生物学反应(或缺乏)。将扩大基线度量,包括一种将我们的结果与行为下降索引联系起来的方法。

项目成果

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