バーチャルリアリティにおける地上歩行中のボールをキャッチして投げるという二重運動タスク

Dual-Motor-Task of Catching and Throwing a Ball During Overground Walking in Virtual Reality.

• Yogesh Singh
• Antonio Prado
• Dario Martelli
• Fitsum E Petros
• Xupeng Ai
• Sudipto Mukherjee
• Anil K Lalwani
• Vineet Vashista
• Sunil K Agrawal

抄録

バーチャルリアリティは、シミュレーション環境における人間の行動を研究し、機能的リハビリテーションのための介入を開発するための多目的なプラットフォームである。本研究では、両方のタスクが運動技能を要求する仮想環境でのデュアルタスクパラダイムを設計した。本研究では、健康な成人21名（平均年齢24.1歳）が参加しました。実験では、通常の地上歩行、立ったままボールをキャッチして投げる、地上を歩きながらボールをキャッチして投げるという3つの条件を仮想環境下で行った。その結果、被験者は保守的な歩行をしていることがわかりました。その結果、ボールをキャッチして投げるときの歩幅は小さく、歩幅は大きく、歩幅時間は長く、保守的な歩行をしていることがわかりました。しかし、目標に向かってより正確にボールを投げることができ、より高いスコアを達成することができました。デュアルタスク投げでは、足がターミナルスタンスとプレスイング領域にあるときに、参加者がより多くのボールを投げていることが観察されました。この領域の間、身体には前方への運動量があります。さらに、デュアルタスクスロー中の歩行特性の変化は、標準化された認知テストのアウトカム測定とよく相関しています。この研究は、仮想現実環境での二重運動タスクのコストを分析するための新しい魅力的なパラダイムを提供し、それは調整された運動タスクを実行するために健康な若年成人と異なる集団グループによって採用された戦略を比較するための基礎として使用することができます。

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.