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Caratterizzazione strumentale della mobilità funzionale e della forza di presa negli anziani in Sardegna
No full textIntroduzione: Uno dei test più frequentemente impiegati per stimare la mobilità funzionale nell’anziano è il Timed-Up-and-Go (TUG), che consiste nell’alzarsi da una sedia, camminare per 3 metri, girare attorno ad un ostacolo, tornare indietro, ruotare di 180° e sedersi. Il TUG, che sintetizza abilità relative al cammino, all’equilibrio alla coordinazione e alla forza, viene valutato in termini di tempo necessario a compierlo. Tuttavia è possibile realizzarne una versione strumentale che fornisce dati più dettagliati su ciascuna delle singole sotto-fasi, permettendo un’analisi più fine delle limitazioni motorie eventualmente esistenti. Metodi: Sono stati reclutati 133 individui (77 donne e 56 uomini, età 75.7, SD 13.9 anni, range 65-92), i quali hanno effettuato un TUG con sensore inerziale posizionato sul tronco e misura della forza di presa (HGS). Per quanto riguarda il TUG sono stati analizzati 9 parametri: durata totale, tempi di alzata e di seduta, durata e velocità delle rotazioni. Il campione è stato stratificato in 4 fasce (<70 anni, 70-74, 75-80 e >80 anni) e l’analisi statistica dei dati è stata effettuata mediante MANOVA. Risultati: I risultati mostrano un decadimento lineare di tutte le funzionalità motorie con l’avanzare dell’età. In particolare: la forza di presa (22.8 kg per il gruppo <70°) si riduce rispettivamente dell’8%, 32% e 45% per le successive tre fasce di partecipanti. La durata del TUG aumenta da 10 a 17.2 s (+62%) per il gruppo più anziano. Variazioni analoghe sono state riscontrate per i parametri di velocità e i tempi di rotazione intermedia e finale. Conclusioni: Il TUG strumentato fornisce informazioni utili a verificare in quali aspetti della funzionalità motorie le prestazioni dell’anziano tendono a decadere. Nel presente lavoro sono stati forniti valori di riferimento per anziani sani, che possono rivelarsi utili qualora si vogliano individuare problematiche di individui soggetti a cadute ricorrenti o con impairment cognitivi o fisici
Smoothness of gait detects early alterations of walking in persons with multiple sclerosis without disability
No full textIn people with Multiple Sclerosis (pwMS) with little or no signs of disability, early detection of walking impairments represents a challenging issue, as simple gait metrics (e.g. speed, cadence, stride length, etc.) may not significantly differ from those of healthy individuals. In this study, we aimed to assess the existence of possible differences in spatial-temporal parameters and smoothness of gait measures (assessed through Harmonic Ratio, HR) obtained from trunk accelerations between 50pwMS without disability (Expanded Disability Status Scale score =1) and 50 age-matched healthy controls. The results show no differences in terms of gait velocity, stride length, stance/swing and double support phases duration, while HR in the direction of motion was significantly lower in pwMS (2.92 vs. 3.67, p<0.001), thus indicating a less smooth gait. The study of trunk accelerations through calculation of HR represents a fast, non-intrusive technique that allows early identification of anomalies in gait patterns of pwMS in absence of disability
Kinematic evaluation and reliability assessment of the Nine Hole Peg Test for manual dexterity
No full textBackground: The Nine Hole Peg Test (NHPT) is one of the most frequently used tools to assess manual dexterity. However, no kinematic parameters are provided to describe the quality of the motor performance, since time is the only score. Purpose: To investigate test-retest and intrarater reliability, correlation with clinical test score, and discriminant validity of kinematic indexes during NHPT.Study Design: A clinical measurement study.Methods: Twenty-five healthy right-handed volunteers performed the NHPT. An experienced physiotherapist administered two sessions at a 6-hour interval with two trials for dominant and non-dominant upper limbs. An optoelectronic system was used to detect NHPT performance, which was divided into nine consecutive peg-grasp, peg-transfer, peg-in-hole, hand-return phases, and one final removing phase. Outcome measures were total and single phases times, normalized jerk, mean, peak and time-to-peak of velocity, curvature index during peg-grasp and hand-return phases, and trunk 3D displacement. The statistical analysis included Intraclass Correlation Coefficients (ICCs) for test-retest and intra-rater reliability, Pearson's coefficients for correlation with the NHPT score, and paired t-tests for discriminant validity.Results: Test-retest reliability was excellent for trunk rotation (ICC: 0.91) and good to moderate for the other indexes (ICCs: 0.89-0.61). Intra-rater reliability was excellent for total and removing times (ICCs: 0.91 and 0.94) and good to moderate for the other indexes (ICCs: 0.84-0.66), except for trunk inclination (ICC: 0.37). NHPT phases, normalized jerk, mean velocity, peak of velocity, time-to-peak and curvature index correlated with total time (r-score: 0.8-0.3). NHPT phases and most kinematic indexes discriminated the dominant from non-dominant upper limb, with the greatest effect size for normalized jerk during hand-return ( d = 1.16).Conclusions: Kinematic indexes during NHPT can be considered for manual dexterity assessment. These indexes may allow for the detection of kinematic changes responsible for NHPT score variations in healthy subjects or patients with upper limb impairments.(c) 2022 Elsevier Inc. All rights reserved
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
The impact of sleep on the consolidation of motor improvement in healthy subjects during an action observation program for manual dexterity
No full textLAUREA MAGISTRALELa terapia basata su Action Observation (AO, osservazione di un’azione) è una tecnica neuroriabilitativa ben conosciuta che consente di migliorare gli esiti del trattamento fisioterapico convenzionale.
La scoperta degli effetti del sonno sulla memoria procedurale offre nuove possibilità nella neuroriabilitazione migliorando la capacità del paziente di immagazzinare un movimento nel suo repertorio motorio.
Proprio questa idea costituisce la base per il seguente studio: esso consiste nell’analisi del miglioramento di destrezza manuale apportato da un trattamento del soggetto con AO in combinazione con il sonno, confrontato con sola AO e con dei soggetti di controllo.
Il test scelto per la valutazione dell’efficacia di tale tecnica è una versione standardizzata del Nine Hole Peg Test (NHPT). Il movimento del soggetto che esegue il test viene acquisito mediante l’uso di un sistema optoelettronico con un protocollo per la valutazione del movimento dedicato e, successivamente, i dati estratti vengono processati tramite un apposito software.
Sono stati considerati 45 soggetti distribuiti in modo randomizzato in tre gruppi, come indicato di seguito:
• 15 soggetti: gruppo AOT + Sleep,
• 15 soggetti: gruppo AOT,
• 15 soggetti: gruppo Control.
Le valutazioni sono state effettuate in 3 sessioni (T0, T1, T2). Tra T0 e T1 intercorrono 3 settimane in cui i membri dei gruppi sperimentali sono sottoposti ad un training di AO; tra T1 e T2 intercorre 1 mese in cui, invece, non viene eseguito nessun allenamento.
I risultati del NHPT vengono confrontati con quelli di test clinici per la valutazione della destrezza manuale (Purdue Pegboard Test – PPT; Finger Tapping Test - FTT). Per far ciò, preliminarmente, viene eseguita un’analisi statistica sui dati (che sono rappresentati dai parametri cinematici estratti da NHPT e dai parametri clinici estratti da PPT e FFT): in particolare, viene utilizzata un’ANOVA a misure ripetute. In questo modo, è possibile comprendere la significatività del fattore Tempo (ovvero, se tra le varie sessioni sussiste una differenza significativa tra le performance), del fattore Gruppo (ovvero, se sussiste una differenza significativa tra le performance dei soggetti appartenenti a gruppi diversi) e della loro interazione (Tempo x Gruppo).
L’analisi statistica, che, perciò, prevede la stima di significatività delle variazioni intra-gruppo pre- e post-trattamento e delle differenze inter-gruppo, ha evidenziato che soltanto il PPT risulta essere sufficientemente descrittivo e specifico per differenziare gli effetti dovuti all’applicazione delle due versioni di terapia AO: fattore Tempo, fattore Gruppo e la loro interazione sono tutte significative (p < 0.001). Questi risultati testimoniano l’efficacia di AO e il prolungato effetto sulla memoria motoria fornito da AOT + Sleep, anche rispetto a AOT.
Nonostante NHPT mostri qualche significatività (in particolare, in relazione al fattore Tempo), i risultati non sono abbastanza robusti.
In conclusione, questo studio conferma l’efficacia di terapie basate su AO aggiungendo prove sull’importanza di associare una corretta finestra di sonno che possa supportare il consolidamento della memoria motoria acquisita tramite osservazione. Inoltre, almeno per i soggetti sani appartenenti a questo studio, è stata registrata la superiorità del PPT rispetto al NHPT standardizzato come test di valutazione della destrezza manuale.The Action Observation Therapy is a well-known neurorehabilitative approach to improve the outcome of the conventional physiotherapy.
The discovery of the effect of sleep on procedural memory provides new possibilities in neurorehabilitation improving the ability of the patient to store the movements in their motor repertoire.
Exactly this idea constitutes the basis for this work: analyzing the level of improvement of the combination of AOT and sleep with respect to the sole AOT and a group of control.
The test of choice to evaluate the efficacy of this technique is a standardized version of the Nine Hole Peg Test (NHPT). The motion of the subject who perform the test is extracted using an optoelectronic system and, successively, the data are processed through specific software.
This process is repeated for three sessions (T0, T1, T2) and the subjects are randomly allocated to three groups (AOT + Sleep, AOT, Control). Between T0 and T1, 3 weeks elapses and a training is performed by the members of the two experimental groups; between T1 and T2, 1 month elapses but no training is performed.
The results of the NHPT are compared to the ones of clinical applied manual dexterity tests (Purdue Pegboard Test – PPT; Finger Tapping Test - FTT). The comparison is conducted between the outcomes of the statistical analysis made on data. A repeated measure ANOVA is adopted to understand the significance of Time Factor (difference between T0, T1, T2), Group Factor (difference between AOT + Sleep, AOT, Control) and their interaction (Time x Group Interaction).
The statistical analysis highlighted that only the PPT appears enough descriptive and specific to discriminate the effect of the application of the two versions of the AOT: Time Factor, Group Factor and their interaction are all significant (p < 0.001). These results testify the effectiveness of AOT and the prolonged effect on motor memory provided by AOT + Sleep with respect to the sole AOT.
Although the NHPT shows some significance (in particular, when Time Factor is considered), the results are not as strong as the ones of the PPT.
In conclusion, this study confirmed the effectiveness of AOT adding evidence to the importance of a scheduled sleep window in association to the therapy to improve motor memory consolidation. Furthermore, it has found a clear superiority of the PPT over the standardized NHPT, at least for healthy subjects
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Full text linkWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
Dispelling the Myths Behind First-author Citation Counts
Full text linkWe conducted a full-scale evaluative citation analysis study of scholars in the XML research field to explore just how different from each other author rankings resulting from different citation counting methods actually are, and to demonstrate the capability of emerging data and tools on the Web in supporting more realistic citation counting methods. Our results contest some common arguments for the continued
use of first-author citation counts in the evaluation of scholars, such as high correlations between author rankings by first-author citation counts and other citation
counting methods, and high costs of using more realistic citation counting methods that are not well-supported by the ISI databases. It is argued that increasingly available digital full text research papers make it possible for citation analysis studies to go beyond what the ISI databases have directly supported and to employ more
sophisticated methods
Validation of the instrumental version of nine hole peg test in healthy subjects : a starting point for EEG integration
No full textLAUREA MAGISTRALELa destrezza manuale è un importante elemento per una esaustiva valutazione della funzione motoria dell’arto superiore sia in soggetti sani sia nell’ambito di una terapia di riabilitazione di pazienti affetti da ictus ischemico cronico o malattia di Parkinson (Grice, et al. 2003).
La valutazione della mobilità dell’arto superiore e del suo miglioramento a seguito di un periodo di allenamento può essere eseguita accuratamente e legittimamente solo se i protocolli applicati sono validati. Al giorno d’oggi sono già stati validati diversi test per la valutazione della destrezza manuale. Tuttavia, la maggior parte di questi ha una singola misura di uscita, per esempio una misura di tempo, che potrebbe sia non essere abbastanza sensibile da caratterizzare la destrezza manuale in soggetti sani sia non essere sufficientemente ripetibile ed affidabile. Spesso questi test, inoltre, si rivolgono alla sola valutazione del movimento in termini di output cinematico, ma scarsamente analizzano gli aspetti più legati al controllo motorio e alla programmazione del movimento.
Per questo motivo l’integrazione di dati cinematici ottenuti con il sistema optoelettrico e un ulteriore rilevamento del segnale elettroencefalografico (EEG) durante il test motorio potrebbero aggiungere nuove grandezze per una più completa ed esaustiva la valutazione finale.
Il Nine Hole Peg Test (NHPT) è comunemente considerato il “gold standard” per la valutazione della destrezza manuale (Feys, et al. 2017). L’esecuzione del test consiste nel raccogliere tutti e nove i pioli con una sola mano uno ad uno dal contenitore apposito e inserirli nei nove buchi. Il test deve essere eseguito il più velocemente possibile e l’unica misura di uscita è il tempo totale necessario al soggetto per concludere il test, misurato con un cronometro dall’esaminatore.
Fino ad oggi non sono stati ancora validati protocolli che includono l’acquisizione di misure cinematiche durante l’esecuzione del NHPT commerciale e a maggior ragione che combinano l’acquisizione della cinematica e quella dell’attività corticale contemporaneamente durante il test. In confronto alla tradizionale esecuzione del NHPT, questa innovativa versione strumentale permette di ottenere una valutazione della destrezza in soggetti sani estremamente dettagliata e sensibile. Inoltre, questo protocollo potrebbe considerarsi un primo passo verso una futura applicazione di esso con pazienti affetti da malattie neurodegenerative o da ictus ischemico cronico.
Per i motivi sopra citati, il principale obiettivo di questo studio è di implementare e validare un protocollo cinematico con lo scopo di valutare la destrezza manuale in un ampio gruppo di soggetti sani. Il protocollo proposto permette uno studio dettagliato della cinematica dell’arto superiore durante l’esecuzione della versione strumentale del NHPT commerciale tramite l’utilizzo di un sistema optoelettrico; queste specifiche lo rendono particolarmente adeguato alla futura misura integrata dell’EEG. In particolare, per questo studio sono stati reclutati 25 soggetti giovani, sani e destrimani.
Una sessione del test consiste inizialmente nell’esecuzione del NHPT due volte con la mano destra e successivamente due volte con la mano sinistra, sempre il più velocemente possibile. Ciascun soggetto è quindi sottoposto a due sessioni, una in mattinata e una nel pomeriggio dello stesso giorno, con una pausa intermedia di circa sei ore; al termine delle due sessioni si ottengono quindi otto acquisizioni per soggetto, quattro per sessione.
Tutte le acquisizioni sono state realizzate al laboratorio “Luigi Divieti” del Dipartimento di Bioingegneria del Politecnico di Milano (Italia).
Per l’acquisizione della cinematica sono stati applicati in totale tredici marker passivi catarifrangenti su specifiche posizioni anatomiche del soggetto: angoli acromiali destro e sinistro, incisura giugulare, epicondilo laterale destro e sinistro, stiloide dell’ulna destra e sinistra, epifisi distale del radio destro e sinistro, tra gli estremi destro e sinistro del secondo e terzo metacarpo, falange distale destra e sinistra.
L’analisi cinematica è stata registrata utilizzando un sistema a otto telecamere (SMART DX-400, BTS, Italia) e l’analisi dei dati è stata seguita con il software SMART Analyzer (BTS, Italia).
La cinematica durante l’inserimento dei pioli nei buchi è stata suddivisa in quattro sottofasi: presa del piolo, trasferimento del piolo, inserimento del piolo nel buco e ritorno della mano. Dopo l’inserimento del nono e ultimo piolo ha inizio quindi la fase di rimozione dei pioli. Nel protocollo cinematico l’inizio e la fine di ciascuna fase sono stati definiti manualmente sulla traccia del marker dell’indice della mano testata nella direzione Z.
Ventitré variabili cinematiche sono state estratte da ciascuna acquisizione: durata totale del test, durata della fase di rimozione dei pioli, tempo totale delle fasi di presa del piolo, tempo medio delle fasi di presa del piolo, tempo totale delle fasi di trasferimento del piolo, tempo medio delle fasi di trasferimento del piolo, tempo totale delle fasi di inserimento del piolo, tempo medio delle fasi di inserimento del piolo, tempo totale delle fasi di ritorno, tempo medio delle fasi di ritorno, jerk durante le fasi di trasferimento e ritorno, velocità media dell’indice durante le fasi di trasferimento e ritorno, picco di velocità dell’indice durante le fasi di trasferimento e ritorno, time to peak (tempo necessario a raggiungere il picco di velocità, espresso in percentuale rispetto alla durata totale della fase considerata) durante le fasi di trasferimento e ritorno, ROM (range of motion, ampiezza di movimento) del tronco lungo le tre direzioni, indice di curvatura durante le fasi di trasferimento e ritorno.
Sono stati quindi eseguiti quattro tipi di analisi statistica: affidabilità test-retest, mettendo a confronto tutte le prime prove con entrambe le mani e tutte le seconde prove con entrambe le mani; affidabilità intra-rater, confrontando tutte le miglior prove (considerando il tempo totale dell’esecuzione del test) con entrambe le mani della prima sessione e tutte le miglior prove con entrambe le mani della seconda sessione; validità convergente, cioè la correlazione tra ciascuna variabile cinematica e la tradizionale misura di uscita del NHPT, la durata totale del test; validità discriminante, confrontando le miglior prove con la mano dominante e le miglior prove con la mano non dominante.
Per valutare l’affidabilità test-retest e l’affidabilità intra-rater, sono stati calcolati il coefficiente di correlazione intraclasse (ICC di tipo 2,k nell’analisi di affidabilità test-retest e di tipo 3,k nell’analisi di affidabilità intra-rater), l’intervallo di confidenza al 95%, l’errore standard di misurazione (SEM) e l’errore standard di misurazione in percentuale (%SEM).
La validità convergente è stata invece valutata attraverso il coefficiente di correlazione di Pearson o il coefficiente di correlazione di Spearman, a seconda della distribuzione dei dati.
Il confronto tra le prove effettuate con la mano destra e quelle con la mano sinistra è stato portato a termine applicando il t test a campioni appaiati o il test di Wilcoxon, a seconda della distribuzione dei dati.
I risultati dell’analisi di affidabilità test-retest mostrano un eccellente, buono o almeno moderato coefficiente di correlazione intraclasse per tutti i parametri cinematici, denotando che il protocollo proposto è consistente e ripetibile tra le prove della stessa sessione, in cui un solo operatore utilizza gli stesso metodi e le stesse condizioni sperimentali. Quest’ultimo è un risultato soddisfacente e dimostra come, aggiungendo nuove variabili al test, si hanno miglioramenti nell’affidabilità test-retest in soggetti sani, in contrasto con la bassa o moderata affidabilità riscontrata nel tradizionale NHPT (Mathiowetz, et al. 1985) (Grice, et al. 2003).
Inoltre, dall’analisi statistica risulta anche una eccellente, buona o moderata affidabilità intra-rater per tutti i parametri cinematici, con l’eccezione dello scarso ICC risultante dal ROM del tronco lungo X. Questo risultato evidenzia come la versione strumentale del NHPT, nonostante l’aggiunta di molte più variabili di uscita rispetto al test tradizionale, è comunque affidabile e ripetibile anche tra diverse sessioni a seguito di un riposizionamento dei marker dallo stesso operatore.
L’analisi di validità convergente rileva per la maggior parte dei parametri una correlazione molto robusta, moderata o discreta con la durata totale del test. Solo per pochi parametri (time to peak, ROMs del tronco e indici di curvatura) la correlazione risulta scarsa, poiché, in accordo anche con la letteratura (Johansson and Häger 2019), la loro variabilità è molto limitata in soggetti sani.
Per ultimo, dai risultati dell’analisi statistica, si può affermare che il protocollo proposto è anche in grado di discriminare significativamente la mano dominante dalla mano non dominante in quasi tutti i parametri cinematici. Questo significa che l’aggiunta di più variabili rispetto al test tradizionale fornisce una caratterizzazione migliore e più esaustiva della destrezza manuale del soggetto. Il test non è però in grado di discriminare destra e sinistra per alcuni parametri (ROMs del tronco lungo X e Z e indice di curvatura), a causa sempre della limitata variabilità riscontrata in questi valori durante le prove con entrambe le mani in soggetti sani.
In conclusione, la validazione della versione strumentale del NHPT consente eventuali applicazioni future del protocollo anche con soggetti patologici, dove una maggior variabilità dei parametri cinematici in esame potrebbe migliorare ancora di più l’importanza di avere una vasta gamma di parametri cinematici validi e affidabili, rispetto alla singola misura di tempo del NHPT tradizionale.
Inoltre, il protocollo cinematico proposto è il primo passo verso un protocollo più completo che integra contemporaneamente l’acquisizione cinematica e quella dell’attività corticale. In questo lavoro, il protocollo comprendente sia la cinematica sia l’EEG è stato applicato solo ad uno studio pilota con pochi soggetti, con lo scopo di discutere brevemente i vantaggi e svantaggi dell’integrazione dell’EEG alla cinematica.
In questo protocollo, il test NHPT deve essere completato dal soggetto con le stesse modalità descritte precedentemente, ma viene eseguito solo in una sessione (due volte con la mano destra e due volte con la mano sinistra). L’unica differenza è quindi l’introduzione della registrazione del segnale EEG utilizzando una cuffia a 61 canali.
Nello studio pilota, oltre all’esecuzione del test, è stata anche studiata l’attività corticale durante esercizi di Action Observation (AO) e Motor Imagery (MI), con lo scopo di osservare l’attività neuronale durante l’osservazione o l’immaginazione di semplici esercizi motori di destrezza manuale. Infatti, questo lavoro fa parte di un più ampio studio che mira a dimostrare l’efficacia della terapia di AO seguita immediatamente dal sonno con l’obiettivo di migliorare e rafforzare la destrezza manuale in soggetti sani.
Negli ultimi anni, infatti, sono stati pubblicati molti studi che supportano e validano l’efficacia dell’AO sia nel miglioramento di una specifica capacità motoria in soggetti sani sia nella riabilitazione di pazienti affetti da ictus ischemico cronico, malattia di Parkinson, bambini con paralisi cerebrale o patologie non neurologiche come pazienti sottoposti a interventi chirurgici ortopedici al ginocchio o all’anca (Brunsdon, Bradford and Ferguson 2019) (Gatti, et al. 2013) (Zhu, et al. 2015). Allo stesso tempo, insieme all’AO, anche la MI è stata ampliamente studiata e considerata uno strumento efficace (Tani, et al. 2017) (Marusic, et al. 2018).
L’elaborazione e l’analisi del segnale EEG è stata eseguita in collaborazione con il gruppo di ricerca del B3Lab (Biosignals, Bioimaging, Bioinformatics) del Politecnico di Milano. In particolare, le parti contenenti rumore o comunque irrilevanti per il nostro scopo sono state manualmente eliminate; è stata inoltre applicata l’analisi delle componenti indipendenti (ICA) con l’obiettivo di separare l’attività corticale dalle sorgenti di rumore. Per determinare il range di frequenza di tipo α del soggetto è stata presa in esame la registrazione dell’EEG durante la condizione di riposo ad occhi chiusi, in cui il ritmo α è dominante; per l’individuazione dei ritmi μ, invece, è stata necessaria l’analisi del segnale ad occhi aperti sui canali centrali che corrispondono all’aerea motoria. Successivamente, durante l’esecuzione del NHPT, è stata estratta la potenza relativa nelle bande di frequenza classiche e nella banda μ. Le mappe di Event-Related Spectral Perturbation (ERSP) sono state invece utilizzate per identificare le bande specifiche del soggetto durante gli esercizi di AO e MI (Tacchino, et al. 2016).
I risultati dell’analisi EEG durante il NHPT mostrano che il ritmo μ, anche se simile al ritmo α, ha due particolarità: nelle mappe di potenza durante la condizione di riposo ad occhi aperti il ritmo μ è più localizzato sui canali centrali rispetto al ritmo α che si espande posteriormente; inoltre, una riduzione della potenza centrale μ è chiaramente visibile durante il movimento.
In ogni caso, nello studio pilota in esame, si sono incontrati anche alcuni ostacoli nell’integrazione del sistema EEG con quello optoelettronico. Alcuni di questi sono problemi di natura puramente tecnica riguardanti il setup sperimentale reso difficoltoso dall’ingombro del sistema EEG che in alcuni casi ha rischiato di interferire con il movimento del soggetto o la visibilità dei marker causando artefatti nel segnale in uscita. Altre limitazioni riguardano il fatto che il NHPT è un test motorio semplice e veloce e per questo dall’attività corticale possono essere rilevati solo pochi parametri.
Tuttavia, alcune di queste limitazioni possono essere facilmente superate e l’integrazione del sistema EEG con quello cinematico può essere un punto di inizio e una solida base per studi futuri sulla destrezza manuale in soggetti sani o patologici.
Dal segnale EEG registrato durante AO and MI, invece, si è visto che durante l’osservazione di un’azione motoria vi è un’evidente desincronizzazione nei range μ e β, mentre durante l’immaginazione della stessa azione questo evento è meno visibile. Questa distinzione può essere maggiormente osservata nelle mappe ERSP degli elettrodi C4, CP3 e CP4, dove la desincronizzazione è molto più presente durante AO rispetto a MI. Una possibile spiegazione potrebbe essere che durante l’osservazione dell’azione è coinvolto anche il sistema visivo-motore, mentre durante l’immaginazione non c’è un istante preciso che si può usare per sincronizzare il segnale EEG in quanto il soggetto può iniziare ad immaginare quando vuole dopo il segnale apposito.
Questo lavoro sperimentale ci ha permesso di notare l’efficacia dell’AO and MI di un semplice esercizio motorio, in quanto si è potuto osservare l’attività neuronale sia durante l’osservazione sia l’immaginazione. Inoltre, da questo breve studio si è rimarcato come queste terapie innovative possano facilmente ed efficientemente essere incluse sia in un periodo di allenamento per soggetti sani con lo scopo di migliorare la destrezza manuale, sia in un periodo di riabilitazione per pazienti patologici con lo scopo di recuperare la mobilità dell’arto superiore.
In conclusione, in questa tesi si è dimostrato che la versione strumentale del NHPT con la sola acquisizione cinematica ha affidabilità test-retest, affidabilità intra-rater, validità convergente e validità discriminante accettabili. Per questo, il protocollo proposto può essere incluso in future applicazioni con lo scopo di valutare esaustivamente la destrezza manuale in soggetti sani. Inoltre, lo stesso protocollo potrebbe essere applicato e validato in futuro anche con soggetti patologici.
In questa tesi, si è anche proposta un’ulteriore versione del NHPT in cui viene registrata non solo la cinematica ma anche l’attività corticale del soggetto. Nonostante alcune piccole limitazioni, questo protocollo innovativo può diventare un fondamento per future applicazioni e uno strumento per raggiungere una ancora più esaustiva conoscenza della destrezza manuale sia in soggetti sani sia in pazienti patologici.
Infine, in questa tesi, si è anche osservata l’attività corticale durante AO e MI, raggiungendo risultati e conclusioni conformi alla letteratura.
Tutti gli studi portati avanti in questo lavoro mirano ad essere quindi un punto di partenza ed una solida base per l’implementazione di un più ampio studio che vuole dimostrare l’efficacia della terapia di AO e MI seguita immediatamente dal sonno con lo scopo di migliorare la destrezza manuale in soggetti sani.Manual dexterity is an important component in a comprehensive assessment of upper extremity function in both healthy subjects and during rehabilitation of patients suffering from chronic ischemic stroke and Parkinson’s (PD) patients (Grice, et al. 2003).
The assessment of the upper limb’s movements and the improvement’s measurement of the subject during the period of training can be done accurately and legitimately if validated protocols are used. Nowadays, for manual dexterity there are several tests that have been already validated. Nevertheless, all these tests have mostly a single outcome — for example a measure of time — that not only it may not be enough sensitive to characterize manual dexterity in healthy subjects, but also it may not be a repeatable and reliable measure. Moreover, these tests are mostly applied to mobility assessment merely in terms of kinematic output, but they barely analyze the aspects concerning motor control and movement’s programming.
For this reason, the integration of kinematics data obtained with optoelectronic system and an ulterior electroencephalographic (EEG) recording during the task may add new outcome variables to make completer and more comprehensive the results.
The Nine Hole Peg Test (NHPT) is widely considered a gold standard metric for manual dexterity (Feys, et al. 2017). Performance of the standard NHPT requires the pegs to be picked up from the container one-by-one unimanually, transferred and inserted into the holes of the pegboard until it is filled. The test is performed as quickly as possible and the only outcome variable is the total time complete to the task, measured with a stopwatch by the examiner.
Nowadays, there are not validated protocols that assess kinematic measurements during the execution of the commercially available NHPT or especially that combine kinematic measurements and cortical activity recording during the same task. Compared to the standard NHPT, this innovative instrumental version of the NHPT allows to obtain a more detailed and sensitive assessment of manual dexterity in healthy subjects. Moreover, this may be a first step towards the application of the proposed protocols on patients with neurological disorders or suffering from chronic ischemic stroke.
For these reasons, the main aim of this study is to develop and validate a kinematic protocol to assess manual dexterity in a large group of healthy subjects. The proposed protocol allows the investigation of upper limb’s kinematics during the execution of the instrumental version of the commercially available NHPT through the use of optoelectronic system and these specifics make it suitable to the future integrative measure with EEG. Twenty-five right-handed, young and healthy adults were enrolled to participate to this study.
The whole task consisted in the execution of the test firstly twice with the right hand and then twice with the left hand, as quickly as possible. For each subject, two sessions of the task were performed, one in the morning and the other one in the afternoon on the same day, with about 6 hours of break, resulting in four trials per session — twice per hand — and eight acquisition per subject in total.
All the acquisitions have been realized at the laboratory “Luigi Divieti” of the Department of Bioengineering of Politecnico di Milano (Milan, Italy).
For the kinematic acquisition thirteen passive retroreflective markers were affixed on specific landmarks of the subject: left and right acromial angles; jugular notch; left and right lateral epicondyle; left and right ulnar styloid; left and right distal epiphysis of the radius; between the left and right heads of the second and third metacarpals; left and right distal phalanx. Kinematic analysis was recorded using an 8-camera motion capture system (SMART DX-400, BTS, Italy) and data analysis was conducted using the software SMART Analyzer (BTS, Italy).
The kinematics during peg insertion was described in four different test sub-phases: Peg Grip, Peg Transfer, Peg in Hole and Hand Return. After the last peg is inserted the Peg Removing phase starts. The beginning/end of each phase was defined manually from the track of the index finger marker in the Z-direction.
Twenty-three kinematic outcomes were extracted from each acquisition: test total duration, Peg Removing phase duration, Peg Grip phase total time, Peg Grip phase mean time, Peg Transfer phase total time, Peg Transfer phase mean time, Peg in Hole phase total time, Peg in Hole phase mean time, Hand Return phase total time, Hand Return phase mean time, jerk during Peg Transfer phase and Hand Return phase, mean velocity during Peg Transfer phase and Hand Return phase, velocity peak during Peg Transfer phase and Hand Return ph
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