دوره 21، شماره 1 - ( 1403 )
جلد 21 شماره 1 صفحات 441-424 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Research code: 22833
Ethics code: IR.IUMS.REC.1401.102
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Ziafati S, Ghasemi M, Garosi E, Hosseini Baharanchi F S, Sharifi I. Effect of Anodal transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) on Fine
Motor Skills in Human-Robot Interaction Tasks. ioh 2024; 21 (1) : 26
URL: http://ioh.iums.ac.ir/article-1-3617-fa.html
URL: http://ioh.iums.ac.ir/article-1-3617-fa.html
ضیافتی فاطمه، قاسمی محمد صادق، گروسی احسان، حسینی بهارانچی فاطمه سادات، شریفی ایمان. تاثیر تحریک جریان مستقیم فراجمجمه ای آندی بر روی مهارت حرکتی ظریف دست در یک
وظیفه ی تعاملی انسان- ربات. سلامت كار ايران. 1403; 21 (1) :424-441
دانشگاه علوم پزشکی ایران ، eh.garosi@gmail.com
چکیده: (913 مشاهده)
زمینه و هدف: علارغم پیشرفتهای قابل توجه رباتیک در حوزه های صنعتی، پزشکی، نظامی و خدماتی همچنان نقش عامل انسانی برای کنترل بهینه ربات ها حائز اهمیت می باشد. در این راستا، تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمه ای (tDCS) به عنوان یک مداخله با پتانسیل بهبود عملکرد شناختی – حرکتی در حوزه تعامل انسان-ربات مطرح می باشد. مطالعه ی حاضر با هدف تعیین تاثیر tDCS آندی روی قشر حرکتی اولیه بر مهارت حرکتی دست در یک وظیفه تعاملی انسان - ربات طراحی شده است.
روش : در این مطالعه آزمایشگاهی از 40 نفر بزرگسال سالم خواسته شد تا وظیفه جابه جایی مکعب ها را از طریق هدایت بازوی رباتیک، پیش و پس از اعمال tDCS واقعی (گروه مداخله) یا ساختگی (گروه کنترل) انجام دهند. پیش و پس از اعمال تحریک ساختگی و واقعی ، عملکرد افراد در وظیفه ی هدایت بازوی رباتیک با شاخص های عملکردی شامل تعداد خطا (انتقال، بازگشت و کل)، مدت زمان خطا، تعداد وظایف تکمیل شده و تعداد انجام صحیح وظایف به صورت همزمان توسط مدار هوشمند بازوی رباتیک ثبت می گردید. میزان تغییرات در شاخص های عملکرد(تفاضل نمرات پیش آزمون و پس آزمون)، درون گروه ها و بین گروه های مطالعه جهت تعیین تاثیرات اعمال تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمه ای، با در نظر گرفتن سطح معناداری p<0.05 مقایسه گردید.
یافته ها : نتایج مقایسه درون گروهی نشان داد که تعداد وظایف تکمیل شده و تعداد خطای بازگشت پس از اعمال tDCS (واقعی و ساختگی) به صورت معناداری بهبود یافته است. همچنین تغییرات مدت زمان خطا و تعداد انجام صحیح وظایف به ترتیب برای تحریک واقعی و ساختگی معنادار بود. با این حال، مقایسه ی مقادیر میانگین و انحراف معیار تغییرات برای تمامی متغیرهای مطالعه، بیانگر عدم وجود تفاوت آماری معنادار بین گروه های مداخله وکنترل بود.
نتیجه گیری : از آنجایی که روند رو به بهبود برای اکثر متغیرها حین انجام وظیفه ی هدایت بازوی رباتیک هم در اعمال tDCS واقعی و هم ساختگی مشاهده شد و از طرفی مقادیر میانگین و انحراف معیار تغییرات در شاخص های عملکرد بین گروه ها تفاوت آماری معنادار نداشت، نمی توان به طور قطعی نتایج مشاهده شده در هر گروه را مربوط به نوع تحریک دریافتی دانست.
روش : در این مطالعه آزمایشگاهی از 40 نفر بزرگسال سالم خواسته شد تا وظیفه جابه جایی مکعب ها را از طریق هدایت بازوی رباتیک، پیش و پس از اعمال tDCS واقعی (گروه مداخله) یا ساختگی (گروه کنترل) انجام دهند. پیش و پس از اعمال تحریک ساختگی و واقعی ، عملکرد افراد در وظیفه ی هدایت بازوی رباتیک با شاخص های عملکردی شامل تعداد خطا (انتقال، بازگشت و کل)، مدت زمان خطا، تعداد وظایف تکمیل شده و تعداد انجام صحیح وظایف به صورت همزمان توسط مدار هوشمند بازوی رباتیک ثبت می گردید. میزان تغییرات در شاخص های عملکرد(تفاضل نمرات پیش آزمون و پس آزمون)، درون گروه ها و بین گروه های مطالعه جهت تعیین تاثیرات اعمال تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمه ای، با در نظر گرفتن سطح معناداری p<0.05 مقایسه گردید.
یافته ها : نتایج مقایسه درون گروهی نشان داد که تعداد وظایف تکمیل شده و تعداد خطای بازگشت پس از اعمال tDCS (واقعی و ساختگی) به صورت معناداری بهبود یافته است. همچنین تغییرات مدت زمان خطا و تعداد انجام صحیح وظایف به ترتیب برای تحریک واقعی و ساختگی معنادار بود. با این حال، مقایسه ی مقادیر میانگین و انحراف معیار تغییرات برای تمامی متغیرهای مطالعه، بیانگر عدم وجود تفاوت آماری معنادار بین گروه های مداخله وکنترل بود.
نتیجه گیری : از آنجایی که روند رو به بهبود برای اکثر متغیرها حین انجام وظیفه ی هدایت بازوی رباتیک هم در اعمال tDCS واقعی و هم ساختگی مشاهده شد و از طرفی مقادیر میانگین و انحراف معیار تغییرات در شاخص های عملکرد بین گروه ها تفاوت آماری معنادار نداشت، نمی توان به طور قطعی نتایج مشاهده شده در هر گروه را مربوط به نوع تحریک دریافتی دانست.
شمارهی مقاله: 26
واژههای کلیدی: تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمه ای، قشر حرکتی اولیه، مهارت حرکتی، تعامل انسان - ربات
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
ارگونومی
دریافت: 1402/11/11 | پذیرش: 1403/8/26 | انتشار: 1403/3/10
دریافت: 1402/11/11 | پذیرش: 1403/8/26 | انتشار: 1403/3/10
فهرست منابع
1. Almurib HA, Al-Qrimli HF, Kumar N, editors. A review of application industrial robotic design. 2011 Ninth International Conference on ICT and Knowledge Engineering; 2012: IEEE. [DOI:10.1109/ICTKE.2012.6152387]
2. Council NR. Virtual reality: scientific and technological challenges: National Academies Press; 1995.
3. Luo J, He W, Yang C. Combined perception, control, and learning for teleoperation: key technologies, applications, and challenges. Cognitive Computation and Systems. 2020;2(2):33-43. [DOI:10.1049/ccs.2020.0005]
4. Laurikkala M, Suzuki S, Vilkko M, editors. Predicting operator's cognitive and motion skills from joystick inputs. IECON 2016-42nd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society; 2016: IEEE. [DOI:10.1109/IECON.2016.7792994]
5. Purpura DP, McMurtry JG. Intracellular activities and evoked potential changes during polarization of motor cortex. J Neurophysiol. 1965;28(1):166-85. [DOI:10.1152/jn.1965.28.1.166] [PMID]
6. Thair H, Holloway AL, Newport R, Smith AD. Transcranial direct current stimulation (tDCS): a beginner's guide for design and implementation. Front Neurosci. 2017;11:641. [DOI:10.3389/fnins.2017.00641] [PMID] []
7. Reinhart RM, Cosman JD, Fukuda K, Woodman GF. Using transcranial direct-current stimulation (tDCS) to understand cognitive processing. Attention, Perception, & Psychophysics. 2017;79:3-23. [DOI:10.3758/s13414-016-1224-2] [PMID] []
8. Wilson MA, Greenwell D, Meek AW, Poston B, Riley ZA. Neuroenhancement of a dexterous motor task with anodal tDCS. Brain Research. 2022;1790:147993. [DOI:10.1016/j.brainres.2022.147993] [PMID]
9. Cuypers K, Leenus DJ, van den Berg FE, Nitsche MA, Thijs H, Wenderoth N, et al. Is motor learning mediated by tDCS intensity? PLoS One. 2013;8(6):e67344. [DOI:10.1371/journal.pone.0067344] [PMID] []
10. Rumpf J-J, Wegscheider M, Hinselmann K, Fricke C, King BR, Weise D, et al. Enhancement of motor consolidation by post-training transcranial direct current stimulation in older people. Neurobiol Aging. 2017;49:1-8. [DOI:10.1016/j.neurobiolaging.2016.09.003] [PMID]
11. Patel R, Ashcroft J, Patel A, Ashrafian H, Woods AJ, Singh H, et al. The impact of transcranial direct current stimulation on upper-limb motor performance in healthy adults: a systematic review and meta-analysis. Front Neurosci. 2019;13:1213. [DOI:10.3389/fnins.2019.01213] [PMID] []
12. Chen J, McCulloch A, Kim H, Kim T, Rhee J, Verwey WB, et al. Application of anodal tDCS at primary motor cortex immediately after practice of a motor sequence does not improve offline gain. Exp Brain Res. 2020;238:29-37. [DOI:10.1007/s00221-019-05697-7] [PMID]
13. Reis J, Fischer JT, Prichard G, Weiller C, Cohen LG, Fritsch B. Time-but not sleep-dependent consolidation of tDCS-enhanced visuomotor skills. Cereb Cortex. 2015;25(1):109-17. [DOI:10.1093/cercor/bht208] [PMID] []
14. Stagg C, Jayaram G, Pastor D, Kincses Z, Matthews P, Johansen-Berg H. Polarity and timing-dependent effects of transcranial direct current stimulation in explicit motor learning. Neuropsychologia. 2011;49(5):800-4. [DOI:10.1016/j.neuropsychologia.2011.02.009] [PMID] []
15. Weightman M, Brittain J-S, Punt D, Miall RC, Jenkinson N. Targeted tDCS selectively improves motor adaptation with the proximal and distal upper limb. Brain Stimul. 2020;13(3):707-16. [DOI:10.1016/j.brs.2020.02.013] [PMID]
16. Sheridan TB. Human-robot interaction: status and challenges. Hum Factors. 2016;58(4):525-32. [DOI:10.1177/0018720816644364] [PMID]
17. Parsons HM, Kearsley GP. Robotics and human factors: Current status and future prospects. Hum Factors. 1982;24(5):535-52. [DOI:10.1177/001872088202400504]
18. Nof SY, Knight Jr JL, Salvendy G. Effective utilization of industrial robots-A job and skills analysis approach. AIIE Transactions. 1980;12(3):216-25. [DOI:10.1080/05695558008974509]
19. Javaid M, Haleem A, Singh RP, Suman R. Substantial capabilities of robotics in enhancing industry 4.0 implementation. Cognitive Robotics. 2021;1:58-75. [DOI:10.1016/j.cogr.2021.06.001]
20. Hancock PA, Billings DR, Schaefer KE, Chen JY, De Visser EJ, Parasuraman R. A meta-analysis of factors affecting trust in human-robot interaction. Hum Factors. 2011;53(5):517-27. [DOI:10.1177/0018720811417254] [PMID]
21. Chen JY, Haas EC, Barnes MJ. Human performance issues and user interface design for teleoperated robots. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part C (Applications and Reviews). 2007;37(6):1231-45. [DOI:10.1109/TSMCC.2007.905819]
22. Doisy G, Ronen A, Edan Y. Comparison of three different techniques for camera and motion control of a teleoperated robot. Applied ergonomics. 2017;58:527-34. [DOI:10.1016/j.apergo.2016.05.001] [PMID]
23. Farrugia M, Saliba MA. Optimisation of anthropomorphic robot hand design through human manual dexterity testing. 2006.
24. Muñoz Morgado LM. Improving ergonomics in teleoperation. Journal of Ergonomics. 2014;4(3):e125-e.
25. Neves TdC, Garcia PPNS. Use of manual dexterity tests in dental education. Journal of advances in medicine and medical research. 2018;27(12):1-7. [DOI:10.9734/JAMMR/2018/44916]
26. Ghasemian M, Taheri H, Saberi Kakhki A, Ghoshuni M. Electroencephalography pattern variations during motor skill acquisition. Perceptual and Motor Skills. 2017;124(6):1069-84. [DOI:10.1177/0031512517727404] [PMID]
27. Huysmans MA, De Looze MP, Hoozemans MJ, Van der Beek AJ, Van Dieen JH. The effect of joystick handle size and gain at two levels of required precision on performance and physical load on crane operators. Ergonomics. 2006;49(11):1021-35. [DOI:10.1080/00140130500424102] [PMID]
28. de Brouwer AJ, Flanagan JR, Spering M. Functional use of eye movements for an acting system. Trends Cogn Sci. 2021;25(3):252-63. [DOI:10.1016/j.tics.2020.12.006] [PMID]
29. Land MF, Hayhoe M. In what ways do eye movements contribute to everyday activities? Vision Res. 2001;41(25-26):3559-65. [DOI:10.1016/S0042-6989(01)00102-X] [PMID]
30. Schroeder PA, Plewnia C. Beneficial effects of cathodal transcranial direct current stimulation (tDCS) on cognitive performance. Journal of Cognitive Enhancement. 2017;1:5-9. [DOI:10.1007/s41465-016-0005-0]
31. Robert-Lachaine X, Corbeil P, Muller A, Vallée-Marcotte J, Mecheri H, Denis D, et al. Combined influence of transfer distance, pace, handled mass and box height on spine loading and posture. Applied ergonomics. 2021;93:103377. [DOI:10.1016/j.apergo.2021.103377] [PMID]
32. Mondino M, Bennabi D, Poulet E, Galvao F, Brunelin J, Haffen E. Can transcranial direct current stimulation (tDCS) alleviate symptoms and improve cognition in psychiatric disorders? The World Journal of Biological Psychiatry. 2014;15(4):261-75. [DOI:10.3109/15622975.2013.876514] [PMID]
33. Yancosek KE, Howell D. A narrative review of dexterity assessments. Journal of Hand Therapy. 2009;22(3):258-70. [DOI:10.1016/j.jht.2008.11.004] [PMID]
34. Chan T. An investigation of finger and manual dexterity. Perceptual and Motor Skills. 2000;90(2):537-42. [DOI:10.2466/pms.2000.90.2.537] [PMID]
35. Bornheim S, Croisier J-L, Maquet P, Kaux J-F. Proposal of a new transcranial direct current stimulation safety screening tool. Am J Phys Med Rehabil. 2019;98(7):e77-e8. [DOI:10.1097/PHM.0000000000001096] [PMID]
36. Tiffin J, Asher EJ. The Purdue Pegboard: norms and studies of reliability and validity. J Appl Psychol. 1948;32(3):234. [DOI:10.1037/h0061266] [PMID]
37. Brito G, Santos-Morales TR. Developmental norms for the Gardner Steadiness Test and the Purdue Pegboard: a study with children of a metropolitan school in Brazil. Brazilian Journal of Medical and Biological Research. 2002;35:931-49. [DOI:10.1590/S0100-879X2002000800011] [PMID]
38. Poyraz Findik OT, Erdogdu AB, Fadiloglu E. Motor skills in children with specific learning disorder: A controlled study. Dusunen Adam: Journal of Psychiatry & Neurological Sciences. 2022;35(2). [DOI:10.14744/DAJPNS.2022.00181]
39. Sandrini M, Fertonani A, Cohen LG, Miniussi C. Double dissociation of working memory load effects induced by bilateral parietal modulation. Neuropsychologia. 2012;50(3):396-402. [DOI:10.1016/j.neuropsychologia.2011.12.011] [PMID] []
40. Boggio PS, Castro LO, Savagim EA, Braite R, Cruz VC, Rocha RR, et al. Enhancement of non-dominant hand motor function by anodal transcranial direct current stimulation. Neurosci Lett. 2006;404(1-2):232-6. [DOI:10.1016/j.neulet.2006.05.051] [PMID]
41. Kwon YH, Kang KW, Son SM, Lee NK. Is effect of transcranial direct current stimulation on visuomotor coordination dependent on task difficulty? Neural Regeneration Research. 2015;10(3):463. [DOI:10.4103/1673-5374.153697] [PMID] []
42. Wu Y-J, Tseng P, Chang C-F, Pai M-C, Hsu K-S, Lin C-C, et al. Modulating the interference effect on spatial working memory by applying transcranial direct current stimulation over the right dorsolateral prefrontal cortex. Brain Cogn. 2014;91:87-94. [DOI:10.1016/j.bandc.2014.09.002] [PMID]
43. Uehara K, Coxon JP, Byblow WD. Transcranial direct current stimulation improves ipsilateral selective muscle activation in a frequency dependent manner. PLoS One. 2015;10(3):e0122434. [DOI:10.1371/journal.pone.0122434] [PMID] []
44. Laakso I, Mikkonen M, Koyama S, Hirata A, Tanaka S. Can electric fields explain inter-individual variability in transcranial direct current stimulation of the motor cortex? Sci Rep. 2019;9(1):626. [DOI:10.1038/s41598-018-37226-x] [PMID] []
45. Wu D, Zhou Y, Lv H, Liu N, Zhang P. The initial visual performance modulates the effects of anodal transcranial direct current stimulation over the primary visual cortex on the contrast sensitivity function. Neuropsychologia. 2021;156:107854. [DOI:10.1016/j.neuropsychologia.2021.107854] [PMID]
46. Kuo M-F, Paulus W, Nitsche MA. Sex differences in cortical neuroplasticity in humans. Neuroreport. 2006;17(16):1703-7. [DOI:10.1097/01.wnr.0000239955.68319.c2] [PMID]
47. Chaieb L, Antal A, Paulus W. Gender-specific modulation of short-term neuroplasticity in the visual cortex induced by transcranial direct current stimulation. Vis Neurosci. 2008;25(1):77-81. [DOI:10.1017/S0952523808080097] [PMID]
48. Vergallito A, Feroldi S, Pisoni A, Romero Lauro LJ. Inter-individual variability in tDCS effects: A narrative review on the contribution of stable, variable, and contextual factors. Brain Sciences. 2022;12(5):522. [DOI:10.3390/brainsci12050522] [PMID] []
49. Jones KT, Berryhill ME. Parietal contributions to visual working memory depend on task difficulty. Frontiers in psychiatry. 2012;3:81. [DOI:10.3389/fpsyt.2012.00081] [PMID] []
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
