Multisensorische verwerking, integratie en aanpassing voor de beheersing van het menselijke evenwicht in stand

Het evenwicht van de mens is afhankelijk van de integratie van signalen van
meerdere sensorische systemen. Vestibulaire, visuele, somatosensorische en
auditieve inputs dragen allemaal bij aan de controle van het staand evenwicht,
zowel tijdens een rustige houding als bij het reageren op externe verstoringen.
Een essentieel probleem met het staand evenwicht **is dat sensorische signalen
die zijn gecodeerd in één coördinatensysteem (bijvoorbeeld het hoofd) moeten
worden omgezet in een coördinatensysteem voor het hele lichaam om relevant te
zijn voor de controle van het staand evenwicht. Deze transformaties moeten
geschikt zijn voor de huidige evenwichtscondities, waar de verschillende
bronnen van sensorische informatie kunnen variëren in hun relevantie voor de
taak van staan. Welke mechanismen zijn betrokken bij het transformeren van deze
sensorische signalen om relevant te zijn voor de voortdurende balanscontrole?
Onder welke omstandigheid (en) wordt er meer vertrouwd op bepaalde sensorische
inputs dan op andere sensorische inputs? Wat zijn de mogelijkheden en
mechanismen voor de balanscontroller om zich aan te passen aan nieuwe
omstandigheden? Hoeveel energie wordt er verbruikt tijdens het behouden van de
balans door verstoringen? Met het onderzoek dat hier wordt voorgesteld,
proberen we te begrijpen waarop mensen de verschillende bronnen van sensorische
informatie integreren die relevant zijn voor het rechtop staan, en ook die
controle aan te passen aan nieuwe balanstaken. Met behulp van een
robotbalanssimulator en geavanceerde sensorische stimulatietechnieken zullen we
onderzoeken hoe het menselijk evenwichtssysteem reageert en zich aanpast aan
staande balanstaken met veranderde mechanische en / of sensorische
omstandigheden. We zullen menselijk staand gedrag (beweging van het hele
lichaam), sensorisch opgewekte evenwichtsreacties en bewuste waarneming van
beweging over de basislijn (d.w.z. normaal staan) en experimentele onderzoeken
vergelijken. Dit werk zal helpen bij het onthullen van de
aanpassingsmogelijkheden van de menselijke balanscontroller, evenals het
ontwarren van de mechanische en sensorische factoren die bijdragen aan een
rechtopstaande houding.

Hoofddoelstelling: Het onderzoeken van de neuromechanische en sensorimotorische
principes die ten grondslag liggen aan de multiaxiale controle van het staand
evenwicht.

Subdoelstellingen van dit voorstel zijn:
1) Bepalen hoe meerdere assen van balanscontrole zijn gecoördineerd om rechtop
te blijven staan.
2) Het identificeren van de neurale mechanismen die ten grondslag liggen aan
evenwichtsaanpassing aan nieuwe sensorisch-motorische relaties van het staand
evenwicht en het karakteriseren van de fouten die deze veranderingen in
evenwichtscontrole aansturen.
3) Bepalen hoe sensorische en motorische signalen worden gecombineerd voor de
bewuste waarneming en controle van het staand evenwicht.

Repeated-measures interventiestudie

Gezonde deelnemers komen minimaal één keer (maximaal 5 dagen) naar het Erasmus
MC en een experiment duurt maximaal 3 uur per bezoek.
De totale tijd die wordt besteed aan het testen van een proefpersoon is beperkt
tot 9 uur, ongeacht welk experiment het betreft. In deze studie worden de
veiligheidsmaatregelen toegepast zoals beschreven in recente reviews van
menselijke balans en sensorische stimulatie. Er zijn geen ernstige risico's
verbonden aan deze studie. Het ongemak en de risico's die gepaard gaan met de
experimenten die in dit voorstel worden beschreven, zijn klein, maar variëren
naargelang de methoden die voor elk experiment worden gebruikt. De risico's /
ongemakken voor de verschillende gebruikte technieken worden hieronder
beschreven.

Elektrische vestibulaire stimulatie
Er zijn geen fysieke of psychologische risico's bekend die verband houden met
de niet-invasieve elektrische vestibulaire stimulatietechniek die in deze
studie kan worden gebruikt. Sommige deelnemers die zeer vatbaar zijn voor
wagenziekte kunnen mogelijk lichte misselijkheid, een licht gevoel in het hoofd
of milde hoofdpijn ervaren gedurende een korte periode (tot 1 uur) na het
experiment (bij ongeveer 5% van de deelnemers uit eerdere studies). De
stimulatie kan milde lichtflitsen veroorzaken als gevolg van stimulatie van de
nabijgelegen oogzenuw.

Robotische balanssimulator
Staan in de robotbalanssimulator kan duizeligheid en misselijkheid veroorzaken
bij deelnemers die bijzonder vatbaar zijn voor die klachten. Wanneer een
proefpersoon tijdens een experiment duizeligheid en / of misselijkheid ervaart
en daarbij aangeeft het experiment te willen beëindigen, dan wordt dit verzoek
onmiddellijk ingewilligd.

Sclerale lens
Er zijn geen risico's bekend bij het gebruik van sclerale lenzen. Mogelijke
bijwerkingen zijn onder meer stekende of jeukende ogen, verhoogde gevoeligheid
voor licht en overmatige tranen, en treden voornamelijk op als er niet
voldoende vloeistof tussen het hoornvlies en de lens zit. Wanneer dit gebeurt,
wordt de lens verwijderd en opnieuw met vloeistof aangebracht.

Headset voor virtuele realiteit
Er zijn geen fysieke of psychologische risico's bekend bij het gebruik van
virtual-reality omgevingen. Sommige personen die zeer vatbaar zijn voor
wagenziekte, kunnen mogelijk lichte misselijkheid, een licht gevoel in het
hoofd of lichte hoofdpijn ervaren.

Gasuitwisseling meting
De gasuitwisseling meting is een methode die vaak wordt gebruikt in de
sportwereld om het energieverbruik tijdens inspanning te monitoren. Er zijn
geen bekende fysieke of psychologische risico's verbonden aan het gebruik
ervan. Om nauwkeurigere resultaten te garanderen, wordt aan de deelnemers
gevraagd om minstens 3 uur voor het experiment te vasten. Deze
voorzorgsmaatregel wordt genomen om de spijsverteringsactiviteit tijdens de
test te minimaliseren.