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Dual-Motor-Task of Catching and Throwing a Ball During Overground Walking in Virtual Reality.
IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering ( IF 4.9 ) Pub Date : 2020-06-02 , DOI: 10.1109/tnsre.2020.2999352 Yogesh Singh , Antonio Prado , Dario Martelli , Fitsum E Petros , Xupeng Ai , Sudipto Mukherjee , Anil K Lalwani , Vineet Vashista , Sunil K Agrawal
IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering ( IF 4.9 ) Pub Date : 2020-06-02 , DOI: 10.1109/tnsre.2020.2999352 Yogesh Singh , Antonio Prado , Dario Martelli , Fitsum E Petros , Xupeng Ai , Sudipto Mukherjee , Anil K Lalwani , Vineet Vashista , Sunil K Agrawal
Virtual Reality is a versatile platform to study human behavior in simulated environments and to develop interventions for functional rehabilitation. In this work, we designed a dual-task paradigm in a virtual environment where both tasks demand motor skills. Twenty-one healthy adults (mean age: 24.1 years) participated in this study. The experiment involved three conditions - normal overground walking, catch and throw a ball while standing, and catch and throw a ball while walking overground —all in the virtual environment. We investigated the dual-task gait characteristics and their correlations with outcomes from cognitive assessments. Results show that subjects walk conservatively with smaller stride lengths, larger stride widths and stride time while catching and throwing. However, they are able to throw the balls more accurately at the target and achieve higher scores. During the dual-task throw, we observed that the participants threw more balls during the stance phase of the gait when the foot was in the terminal stance and pre-swing region. During this region, the body has forward momentum. In addition, the changes in gait characteristics during dual-task throw correlate well with outcome measures in standardized cognitive tests. This study provides a new and engaging paradigm to analyze dual-motor-task cost in a virtual reality environment and it can be used as a basis to compare strategies adopted by different population groups with healthy young adults to execute coordinated motor tasks.
中文翻译:
虚拟现实中的地面行走过程中捕捉和扔球的双重运动任务。
虚拟现实是一个多功能的平台,可用于研究模拟环境中的人类行为并开发功能康复干预措施。在这项工作中,我们在两个任务都需要运动技能的虚拟环境中设计了一个双任务范例。21名健康成年人(平均年龄:24.1岁)参加了这项研究。该实验涉及三个条件-正常的地面行走,站立时抓球和扔球,以及在地面行走时抓球和扔球-全部在虚拟环境中进行。我们调查了双任务步态特征及其与认知评估结果的相关性。结果显示,受试者在捕捉和投掷时以较小的步幅,较大的步幅和步幅时间保守地行走。然而,他们能够更准确地将球投向目标并获得更高的得分。在双重任务投掷过程中,我们观察到,当脚处于最终站姿和前挥杆区域时,参与者在步态的站姿阶段会投掷更多的球。在这个区域,身体向前运动。此外,双任务投掷过程中步态特征的变化与标准化认知测试中的结果测度密切相关。这项研究提供了一种新颖而引人入胜的范式,用于分析虚拟现实环境中的双重运动任务成本,并且可以用作比较不同人群与健康的年轻人执行协调运动任务的策略的基础。我们观察到,当脚处于末端姿势和前挥杆区域时,参与者在步态的姿势阶段会投出更多的球。在这个区域,身体向前运动。此外,双任务投掷过程中步态特征的变化与标准化认知测试中的结果测度密切相关。这项研究提供了一种新颖而引人入胜的范式,用于分析虚拟现实环境中的双重运动任务成本,并且可以用作比较不同人群与健康的年轻人执行协调运动任务的策略的基础。我们观察到,当脚处于末端姿势和前挥杆区域时,参与者在步态的姿势阶段会投出更多的球。在这个区域,身体向前运动。此外,双任务投掷过程中步态特征的变化与标准化认知测试中的结果测度密切相关。这项研究提供了一种新颖而引人入胜的范式,用于分析虚拟现实环境中的双重运动任务成本,并且可以用作比较不同人群与健康的年轻人执行协调运动任务的策略的基础。双任务投掷过程中步态特征的变化与标准化认知测试中的结果测度密切相关。这项研究提供了一种新颖而引人入胜的范式,用于分析虚拟现实环境中的双重运动任务成本,并且可以用作比较不同人群与健康的年轻人执行协调运动任务的策略的基础。双任务投掷过程中步态特征的变化与标准化认知测试中的结果测度密切相关。这项研究提供了一种新颖而引人入胜的范式,用于分析虚拟现实环境中的双重运动任务成本,并且可以用作比较不同人群与健康的年轻人执行协调运动任务的策略的基础。
更新日期:2020-07-10
中文翻译:
虚拟现实中的地面行走过程中捕捉和扔球的双重运动任务。
虚拟现实是一个多功能的平台,可用于研究模拟环境中的人类行为并开发功能康复干预措施。在这项工作中,我们在两个任务都需要运动技能的虚拟环境中设计了一个双任务范例。21名健康成年人(平均年龄:24.1岁)参加了这项研究。该实验涉及三个条件-正常的地面行走,站立时抓球和扔球,以及在地面行走时抓球和扔球-全部在虚拟环境中进行。我们调查了双任务步态特征及其与认知评估结果的相关性。结果显示,受试者在捕捉和投掷时以较小的步幅,较大的步幅和步幅时间保守地行走。然而,他们能够更准确地将球投向目标并获得更高的得分。在双重任务投掷过程中,我们观察到,当脚处于最终站姿和前挥杆区域时,参与者在步态的站姿阶段会投掷更多的球。在这个区域,身体向前运动。此外,双任务投掷过程中步态特征的变化与标准化认知测试中的结果测度密切相关。这项研究提供了一种新颖而引人入胜的范式,用于分析虚拟现实环境中的双重运动任务成本,并且可以用作比较不同人群与健康的年轻人执行协调运动任务的策略的基础。我们观察到,当脚处于末端姿势和前挥杆区域时,参与者在步态的姿势阶段会投出更多的球。在这个区域,身体向前运动。此外,双任务投掷过程中步态特征的变化与标准化认知测试中的结果测度密切相关。这项研究提供了一种新颖而引人入胜的范式,用于分析虚拟现实环境中的双重运动任务成本,并且可以用作比较不同人群与健康的年轻人执行协调运动任务的策略的基础。我们观察到,当脚处于末端姿势和前挥杆区域时,参与者在步态的姿势阶段会投出更多的球。在这个区域,身体向前运动。此外,双任务投掷过程中步态特征的变化与标准化认知测试中的结果测度密切相关。这项研究提供了一种新颖而引人入胜的范式,用于分析虚拟现实环境中的双重运动任务成本,并且可以用作比较不同人群与健康的年轻人执行协调运动任务的策略的基础。双任务投掷过程中步态特征的变化与标准化认知测试中的结果测度密切相关。这项研究提供了一种新颖而引人入胜的范式,用于分析虚拟现实环境中的双重运动任务成本,并且可以用作比较不同人群与健康的年轻人执行协调运动任务的策略的基础。双任务投掷过程中步态特征的变化与标准化认知测试中的结果测度密切相关。这项研究提供了一种新颖而引人入胜的范式,用于分析虚拟现实环境中的双重运动任务成本,并且可以用作比较不同人群与健康的年轻人执行协调运动任务的策略的基础。