Method of Objective Assessment of Proprioceptive Perception of Leg and Foot Movements in Humans

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Previously, we developed a method for objective assessment of the state of proprioceptive perception of movements of the upper limb. In order to test this method for assessing the proprioceptive perception of lower limb movements, we studied the accuracy of copying with open and closed eyes a series of passive single-joint movements of the tested leg directly during their execution with the help of active movements of the other leg. Flexion-extension copying in the knee and ankle joints was studied in 30 healthy subjects for both legs and in 40 patients with unilateral stroke for the paretic leg. The accuracy of copying movements was assessed by recording the angles in the tested joint and the joint of the same name of the opposite limb using qualitative and quantitative objective indicators. It was shown that healthy subjects, both under visual control and without it, copy the passive movements of the right and left legs with high accuracy and almost simultaneously. Based on the study of the values of qualitative and quantitative indicators of copying accuracy, an objective conditional criterion for the preservation of proprioceptive perception of movements in the knee and ankle joints was formulated. In contrast to healthy subjects, in the group of patients, the results of copying with open and closed eyes were significantly different. In tests with open eyes, the copying of movements was qualitatively correct, which indicates that they understood the motor task of the test and were able to perform it with a conditionally healthy leg. In the absence of visual control, most of them either made gross errors in the transmission of the direction and number of the tested movements, or reproduced movements with a significant deterioration in accuracy (increased delays, shape distortion, etc.). It was shown that the proprioceptive perception of movements in the ankle joint was disturbed more often and more strongly than movements in the knee joint. In accordance with the developed conditional criterion of the norm, in 69% of patients there was a violation of the proprioceptive perception of movements in the knee and/or ankle joints.

About the authors

O. G. Pavlova

Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology of the RAS

Author for correspondence.
Email: pavlovao@mail.ru
Russia, Moscow

V. Yu. Roschin

Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology of the RAS; NeuroBioLab LLC; Institute of Biomedical Problems of the RAS

Email: pavlovao@mail.ru
Russia, Moscow; Russia, Moscow; Russia, Moscow

S. E. Khat’kova

Medical Rehabilitation Centre of Russian Ministry of Health

Email: pavlovao@mail.ru
Russia, Moscow

E. A. Nikolaev

Medical Rehabilitation Centre of Russian Ministry of Health

Email: pavlovao@mail.ru
Russia, Moscow

V. A. Selionov

Institute for Information Transmission Problems of the RAS

Email: pavlovao@mail.ru
Russia, Moscow

I. A. Solopova

Institute for Information Transmission Problems of the RAS

Email: pavlovao@mail.ru
Russia, Moscow

N. V. Ichetovkina

Pirogov Russian National Research Medical University

Email: pavlovao@mail.ru
Russia, Moscow

References

  1. Proske U., Gandevia S.C. The kinaesthetic senses // J. Physiol. 2009. V. 587. Pt. 17. P. 4139.
  2. Козловская И.Б. Афферентный контроль произвольных движений. М.: Наука, 1976. 295 с.
  3. Ostry D.J., Darainy M., Mattar A.A. et al. Somatosensory plasticity and motor learning // J. Neurosci. 2010. V. 30. № 15. P. 5384.
  4. Gorst T., Rogers A., Morrison S.C. et al. The prevalence, distribution, and functional importance of lower limb somatosensory impairments in chronic stroke survivors: a cross sectional observational // Disabil. Rehabil. 2019. V. 41. № 20. P. 2443.
  5. Connell L.A., Lincoln N.B., Radford K.A. Somatosensory impairment after stroke: frequency of different deficits and their recovery // Clin. Rehabil. 2008. V. 22. № 8. P. 758.
  6. Tyson S., Crow J.L., Connell L. et al. Sensory impairments of the Lower Limb after Stroke: A Pooled Analysis of Individual Patient Data // Top Stroke Rehabil. 2013. V. 20. № 5. P. 441.
  7. Coupar F., Pollock A., Rowe P. et al. Predictors of upper limb recovery after stroke: a systematic review and meta-analysis // Clin. Rehabil. 2012. V. 26. № 4. P. 291.
  8. Meyer S., Karttunen A.H., Thijs V. et al. How do somatosensory deficits in the arm and hand relate to upper limb impairment, activity, and participation problems after stroke? A systematic review // Phys. Ther. 2014. V. 94. № 9. P. 1220.
  9. Cho J.-E., Kim H. Ankle proprioception deficit is the strongest factor predicting balance impairment in patients with chronic stroke // Arch. Rehabil. Res. Clin. Transl. 2021. V. 3. № 4. P. 100165.
  10. Han J., Waddington G., Adams R. et al. Assessing proprioception: A critical review of methods // J. Sport Health Sci. 2016. V. 5. № 1. P. 80.
  11. Goble D.J. Proprioceptive acuity assessment via joint position matching: from basic science to general practice // Phys. Ther. 2010. V. 90. № 8. P. 1176.
  12. Paillard J., Drouchon M. Active and passive movements in the calibration of position sense / The Neuropsychology of Spatially Oriented Behavior // Ed. Freedman S.J. Dorsey Press, Homewood III, 1968. Chap. 3. P. 37.
  13. Refshage R.V., Chan R., Taylor J.L., McCloskey D.I. Detection of movements imposed on human hip, knee, ankle and toe joints // J. Physiol. (London). 1995. V. 488. Pt. 1. P. 231.
  14. Ageberg E., Flenhagen J., Ljung J. Test-retest reliability of knee kinesthesia in healthy adults // BMC Musculoskelet. Disord. 2007. V. 8. P. 57.
  15. Yasuda K., Sato Y., Iimura N., Iwata H. Allocation of attentional resources toward a secondary cognitive task leads to compromised ankle proprioceptive performance in healthy young adults // Rehabil. Res. Prac. 2014. V. 2014. P. 170304.
  16. Fugl-Meyer A.R., Jaasko L., Leyman I. et al. The post –stroke hemiplegic patient 1. A method for evaluation of physical performance // Scand. J. Rehab. Med. 1975. V. 7. № 1. P. 13.
  17. Stolk-Hornsveld F., Crow J.L., Hendriks E.P. et al. The Erasmus MC modifications to the (revised) Nottingham Sensory Assessment: a reliable somatosensory assessment measure for patients with intracranial disorders // Clin. Rehabil. 2006. V. 20. № 2. P. 160.
  18. Winward Ch.E., Halligan P.W., Wade D.T. The Rivermead Assessment of Somatosensory Performance (RASP): standardization and reliability data // Clin. Rehabil. 2002. V. 16. № 5. P. 523.
  19. Lincoln N., Crow J., Jackson J. et al. The unreliability of sensory assessments // Clin. Rehabil. 1991. V. 5. № 4. P. 273.
  20. Павлова О.Г., Рощин В.Ю., Сидорова М.В. и др. Метод качественной и количественной оценки восприятия движений в отдельных суставах руки // Физиология человека. 2018. Т. 44. № 4. С. 84. Pavlova O.G., Roschin V.Yu., Sidorova M.V. et al. Method for qualitative and quantitative assessment of proprioceptive perception of single-joint arm movements // Human Physiology. 2018. V. 44. № 4. P. 445.
  21. Gregson J.M., Leathley M.J., Moore A.P. Reliability of measurements of muscle tone and muscle power in stroke patients // Age Ageing. 2000. V. 29. № 3. P. 223.
  22. Dyck P.J., Boes Ch.J., Mulder D. et al. History of standard scoring, notation, and summation of neuromuscular signs. A current survey and recommendation // J. Peripher. Nerv. Syst. 2005. V. 10. № 2. P. 158.
  23. Nasreddine Z.S., Philllips N.A., Bédirian V. et al. The Montreal Cognitive Assessment, MoCA: a brief screening tool for mild cognitive impairment // J. Am. Ger. Soc. 2005. V. 53. № 4. P. 695.
  24. Taylor J. Evolution and dissolution of the nervous system. Selected writings of John Hughlings Jackson. N.Y., Basic Books Inc., 1958. V. 22. P. 45.
  25. Павлова О.Г., Рощин В.Ю., Сидорова М.В. и др. Объективная оценка сохранности проприоцептивного восприятия односуставных движений руки у пациентов с гемипарезом центрального генеза // Вестник восстановительной медицины. 2020. № 5(99). С. 79. Pavlova O.G., Roschin V.Yu., Sidorova M.V. et al. Objective evaluation of proprioceptive perception of single-joint arm movements in patients with hemiparesis of central genesis // Bulletin of Rehabilitation Medicine. 2020. № 5(99). P. 79.
  26. Лурия А.Р. Высшие корковые функции человека и их нарушения при локальных повреждениях мозга. М.: Изд. Московского университета, 1962. 432 с.
  27. Naito E., Roland P.E., Grefkes Ch. et al. Dominance of the right hemisphere and role of area 2 in human kinesthesia // J. Neurophysiol. 2005. V. 93. № 2. P. 1020.
  28. Naito E., Nakashima T., Kito T. et al. Human limb-specific and non-specific brain representations during kinesthetic illusory movements of the upper and lower extremities // Eur. J. Neurosci. 2007. V. 25. № 11. P. 3476.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (1MB)
3.

Download (796KB)
4.

Download (141KB)
5.

Download (789KB)
6.

Download (451KB)
7.

Download (13KB)

Copyright (c) 2023 О.Г. Павлова, В.Ю. Рощин, С.Е. Хатькова, Е.А. Николаев, В.А. Селионов, И.А. Солопова, Н.В. Ичетовкина

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».