ДИНАМИКА ПАРАМЕТРОВ МАЛОАМПЛИТУДНЫХ ДВИЖЕНИЙ РУК ПРИ ПОВТОРЯЮЩЕЙСЯ ДВИГАТЕЛЬНО-КОГНИТИВНОЙ ЗАДАЧЕ
PDF

Ключевые слова

моторный контроль
мануальное управление
малоамплитудные движения
обучение
мышечные адаптации
двигательно-когнитивная задача
функциональная система

Как цитировать

Бабанов, Н. Д., Бирюкова , Е. А., Джелдубаева , Э. Р., Махин , С. А., Чуян , Е. Н., & Кубряк , О. В. (2020). ДИНАМИКА ПАРАМЕТРОВ МАЛОАМПЛИТУДНЫХ ДВИЖЕНИЙ РУК ПРИ ПОВТОРЯЮЩЕЙСЯ ДВИГАТЕЛЬНО-КОГНИТИВНОЙ ЗАДАЧЕ. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 106(11), 1370–1384. https://doi.org/10.31857/S0869813920110035

Аннотация

В отличие от развития мышечных адаптаций, связанных с перенапряжением, недостаточным растяжением, перегрузкой и недогрузкой, небольшие по длительности курса и нагрузке двигательно-когнитивные тренировки вызывают адаптации, связываемые с нервными перестройками, исследование которых представляет большой интерес. При этом данное направление остаётся недостаточно исследованным, на что указывают, например, эмпирический подбор режима двигательной активности при медицинской реабилитации, сложности построения прогноза и оценки реабилитационного потенциала. 25 здоровым предварительно обученным добровольцам предлагалось с помощью усилия руки на неподвижный джойстик управлять меткой на экране с целью исследования степени выполнения инструкции и силовых характеристик малоамплитудных управляющих движений. С помощью закрепленного на силовой платформе джойстика оценивались параметры траектории центра давления на опору, вертикальная сила и внешний результат (степень выполнения инструкции по средней длительности отработки единичного результата) при выполнении стандартной задачи со зрительной обратной связью, выполняемой трехкратно каждой рукой, последовательно в течение 4 дней (краткого курса тренировок). Полученные данные анализировались стандартными математическими методами. Наиболее быстро, уже ко 2-му сеансу, достигался стабильный уровень выполнения инструкции. При этом оптимизация силы вертикального надавливания происходила в течение всего курса, а оптимизация управления в плоскости опоры имела более сложный характер. Условно «оптимизация» моторного контроля (для данного периода наблюдения), адаптивные процессы происходили неравномерно для условно различных аспектов управления: достижения оптимальной результативности, выбора вертикального усилия и манипулирования усилием в плоскости опоры. Быстрое улучшение результатов выполнения инструкции предположительно связано с оптимизацией стратегии. Более сложной представлялась задача оптимизации вертикального усилия на джойстик, а наиболее сложной – управление силой рук в плоскости опоры, что может быть связано с отношением этого к более поздней стадии обучения.

https://doi.org/10.31857/S0869813920110035
PDF

Литература

Gill J.P., Chiel H.J. Rapid adaptation to changing mechanical load by ordered recruitment of identified motor neurons. eNeuro. Apr 22. pii: ENEURO.0016-20.2020. doi: 10.1523/ENEURO.0016-20.2020. 2020

Takiyama K., Sakurada T., Shinya M., Sato T., Ogihara H., Komatsu T. Larger, but not better, motor adaptation ability inherent in medicated Parkinson's disease patients revealed by a smart-device-based study. Sci. Rep. 10 (1):7113.2020. doi: 10.1038/s41598-020-63717-x. 2020

Wisdom K.M., Delp S.L., Kuhl E. Use it or lose it: multiscale skeletal muscle adaptation to mechanical stimuli. Biomech. Model Mechanobiol. 14 (2):195-215.2015. doi: 10.1007/s10237-014-0607-3. 2015

Гроховский С.С., Кубряк О.В. К вопросу о «дозе» двигательной реабилитации после инсульта: обзор. Физиотерапия, бальнеология и реабилитация. 17 (2):66–71. 2018. [Grokhovskiy S.S., Kubryak O.V. To the question of the dose a motor reabilitation after a stroke:a review. Phsiotheray.balneology and reabilitation. 17 (2):66–71. 2018. (In Russ)]. https://doi.org/10.18821/1681-3456-2018-17-2-66-71. 2018

Романова М.В., Кубряк О.В., Исакова Е.В., Гроховский С.С., Котов С.В. Объективизация нарушений равновесия и устойчивости у пациентов с инсультом в раннем восстановительном периоде. Анналы клин. и экспер. неврологии. 8 (2):12-15. 2014. [Romanova M.V., Kubryak O.V., Isakova E.V., Grohovskii S.S., Kotov S.V. Objectification of balance and stability disorders in patients with stroke in the early recovery period. Ann. Clin. Exp. Neurology. 8 (2):12-15. 2014. (In Russ)].

Dzheldubaeva E. R., Biryukova E. A., Makhin S. A., Babanov N. D., Chuyan E. N., Kubryak O. V. Electromyogram Maximum Amplitudes in Arm Flexors and Extensors in Healthy Volunteers in a Series of the Power Joystick Control Training Sessions. Neurosci. Behav. Physiol. 106(1):44–54. 2020. DOI: 10.31857/S0869813920010069. 2020

Анохин П.К. Общие принципы компенсации нарушенных функций и их физиологическое обоснование. Москва. АПН РСФСР. 1955. [Anohin P.K. General principles of compensation for impaired functions and their physiological rationale. Moscow. APS RSFSR. 1955. (In Russ)].

Khan R., Plahouras J., Johnston B.C., Scaffidi M.A., Grover S.C., Walsh C.M. Virtual reality simulation training for health professions trainees in gastrointestinal endoscopy. Cochrane Database Syst Rev. 8(8):CD008237. Published 2018. Aug. 17. doi:10.1002/14651858.CD008237.pub3. 2018

Stöckel T., Carroll T.J., Summers J.J., Hinder M.R. Motor learning and cross-limb transfer rely upon distinct neural adaptation processes. J. Neurophysiol. 116 (2):575–586. 2016.

Селионов В.А., Солопова И.А., Жванский Д.С. Активация межконечностных связей повышает моторный выход в ногах у здоровых испытуемых: исследование в условиях разгрузки рук и ног. Физиология человека. 42 (1):52–63. 2016. [Selionov V.A., Solopova I.A., Jvanskii D.S. Activation of inter-limb connections increases motor output in the legs in healthy subjects: a study under conditions of unloading the arms and legs. Human Physiology. 42 (1):52–63. 2016. (In Russ)].

Leone C., Feys P., Moumdjian L., D'Amico E., Zappia M., Patti F. Cognitive-motor dual-task interference: A systematic review of neural correlates. Neurosci. Biobehav. Rev. Apr; 75:348-360. 2017. doi: 10.1016/j.neubiorev.2017.01.010. 2017

Javoronkova L.A., Maksakova O.A., Shevcova T.P., Moraresku S.I., Kupcova S.V., Kushnir E.M., Iksanova E.M. Dual objectives are an indicator of the characteristics of cognitive deficits in patients after traumatic brain injury. Neurosci. Behav. Physiol. 119 (8):46-52. 2019. doi: 10.17116/jnevro201911908146. 2019

Ohashi H., Valle-Mena R., Gribble P.L., Ostry D.J. Movements following force-field adaptation are aligned with altered sense of limb position. Exp. Brain Res. 237 (5):1303-1313. 2019. doi:10.1007/s00221-019-05509-y. 2019

Wisdom K.M., Delp S.L., Kuhl E. Use it or lose it: multiscale skeletal muscle adaptation to mechanical stimuli. Biomech. Model Mechanobiol. 14 (2):195-215. 2015. doi: 10.1007/s10237-014-0607-3. 2015

Мантрова. И.Н. Методическое руководство по психофизиологической и психологической диагностике. Иваново. Нейрософт. 2007. [Mantrova. I.N. [Methodological guide for psychophysiological and psychological diagnostics. Ivanovo. Neirosoft. 2007. (In Russ)].

Baker D.H., Vilidaite G., Lygo F.A., Smith A.K., Flack T.R., Gouws A.D., Andrew T.G. Power contours: optimising sample size and precision in experimental psychology and human neuroscience. arXiv:1902.06122v5 [q-bio.NC] 4 Feb 2020.

Гроховский С.С., Кубряк О.В. Метод интегральной оценки эффективности регуляции позы человека. Мед. техника. 2:49-52. 2018. [Grokhovskiy S.S., Kubryak O.V. The method of integral assessment of the effectiveness of regulation of human posture. Biomed. Engineering. 2:49-52. 2018. (In Russ)].

Crevecoeur F., Mathew J., Bastin M., Lefèvre P. Feedback Adaptation to Unpredictable Force Fields in 250 ms. eNeuro. 29.7(2). pii: ENEURO.0400-19.2020. doi: 10.1523/ENEURO.0400-19.2020. 2020

Perich M.G., Gallego J.A., Miller L.E. A Neural Population Mechanism for Rapid Learning. Neuron. 100 (4):964-976.2018. doi: 10.1016/j.neuron.2018.09.030. 2018

Kleim J.A., Hogg T.M., VandenBerg P.M., Cooper N.R., Bruneau R., Remple M. Cortical synaptogenesis and motor map reorganization occur during late, but not early, phase of motor skill learning. J. Neurosci. 24 (3):628-633. 2004. doi:10.1523/JNEUROSCI.3440-03.2004

Schween R., Taylor J.A., Hegele M. Plan-based generalization shapes local implicit adaptation to opposing visuomotor transformations. J. Neurophysiol. 120 (6):2775-2787.2018. doi:10.1152/jn.00451.2018. 2018

Monfils M.H., Plautz E.J., Kleim J.A. In search of the motor engram: motor map plasticity as a mechanism for encoding motor experience. Neuroscientist. 11 (5):471-483. 2005. doi:10.1177/1073858405278015. 2005

Kubryak O.V., Gorbacheva A.K., Kovaleva A.V., Panova E.N., Birukova E.A., Grokhovsky S.S. A putative marker of functional state shift in volunteers after performing a motor task with biofeedback. Human Physiology. 42 (2):223-227. 2016.

Брайнес С.Н. Нейрокибернетика. Москва. Медгиз. 1962. [Braines S.N. Neurocybernetics. Moscow. Medgiz. 1962. (In Russ)].

Haith A.M., Huberdeau D.M., Krakauer J.W. The influence of movement preparation time on the expression of visuomotor learning and savings. J. Neurosci. 35 (13):5109-5117. 2015. doi: 10.1523/JNEUROSCI.3869-14.2015

Wong A.L., Haith A.M., Krakauer J.W. Motor Planning. Neuroscientist. 21 (4):385-398. 2015. doi: 10.1177/1073858414541484. 2015

Kleim J.A., Hogg T.M., VandenBerg P.M., Cooper N.R., Bruneau R., Remple M. Cortical synaptogenesis and motor map reorganization occur during late, but not early, phase of motor skill learning. J. Neurosci. 24(3):628-633.2004. doi:10.1523/JNEUROSCI.3440-03.2004