トレッドミルの摂動に対するステップ応答は、人間のSCIの運動障害の重症度によって異なります

この研究では、トレッドミルでの人間の踏み台中の踏み込みへの回答を調査しました。私たちのアプローチは、健康な参加者や脊髄損傷（SCI）の重症度が異なる参加者に分割ベルトトレッドミルを使用して、片脚の摂動の影響をテストすることでした。私たちは、不完全なSCIと5人の無傷の参加者を持つ11人を募集しました。参加者が計装されたトレッドミルの上を歩いたとき、片側のベルトは、中間から遅いスタンスの間に一時的に停止または加速しました。トレッドミルが中間で停止したとき、参加者の大半は不必要なスイングを開始しましたが、より深刻なSCIでステップを開始する可能性は減少しました。スタンス中にトレッドミルの1つのベルトを加速または減速させると、スイングの特性が変わりました。ベルトが減速したとき（つまり、股関節がスイング時により曲げた位置にあった）と、加速度の高度なスイング開始（つまり、スイング開始時に股関節が延長された）の遅延スイング開始を観察しました。さらに、かかとのストライキのタイミングと脚の姿勢は一定のままであるように見え、摂動に関係なく同じままであるヒールストライクの矢状面の股関節角に反映されました。要約すると、我々の結果は、SCIと無傷の参加者を持つ参加者のステッピングの制御における感覚フィードバックの役割と中央意欲の現在の理解をサポートしました。特に、停止摂動中の不必要なスイングの観察は、ウォーキングコントロールにおける中心および感覚駆動の相互依存性を強調しています。新しく注目に値するのは、スプリットベルトトレッドミルを使用した新しいアプローチを使用して、脊髄損傷（SCI）の重症度が異なる健康な参加者と参加者の片足に股関節角摂動の影響をテストしました。参加者の大半は、トレッドミルが中央で停止したときに不必要なスイングを開始しましたが、SCIの重症度とともにステップを開始する可能性は低下しました。私たちの結果は、ウォーキングコントロールにおける中心および感覚駆動の相互依存性を示しました。

In this study, we investigated the responses to tread perturbations during human stepping on a treadmill. Our approach was to test the effects of perturbations to a single leg using a split-belt treadmill in healthy participants and in participants with varying severity of spinal cord injury (SCI). We recruited 11 people with incomplete SCI and 5 noninjured participants. As participants walked on an instrumented treadmill, the belt on one side was stopped or accelerated briefly during midstance to late stance. A majority of participants initiated an unnecessary swing when the treadmill was stopped in midstance, although the likelihood of initiating a step was decreased in participants with more severe SCI. Accelerating or decelerating one belt of the treadmill during stance altered the characteristics of swing. We observed delayed swing initiation when the belt was decelerated (i.e., the hip was in a more flexed position at time of swing) and advanced swing initiation with acceleration (i.e., hip extended at swing initiation). Furthermore, the timing and leg posture of heel strike appeared to remain constant, reflected by a sagittal plane hip angle at heel strike that remained the same regardless of the perturbation. In summary, our results supported the current understanding of the role of sensory feedback and central drive in the control of stepping in participants with incomplete SCI and noninjured participants. In particular, the observation of unnecessary swing during a stop perturbation highlights the interdependence of central and sensory drive in walking control. NEW & NOTEWORTHY Using a novel approach with a split-belt treadmill, we tested the effects of hip angle perturbations to a single leg in healthy participants and participants with varying severity of spinal cord injury (SCI). A majority of participants initiated an unnecessary swing when the treadmill was stopped in midstance, although the likelihood of initiating a step decreased with the severity of SCI. Our results demonstrated interdependence of central and sensory drive in walking control.