A biomedical Engineering Laboratory module for exploring involuntary muscle reflexes using Electromyography
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Undergraduate biomedical engineering (BME) students interested in pursuing a career in research and development of medical or physiological monitoring devices require a strong foundation in biosignal analysis as well as physiological theory. Applied learning approaches are reported to be effective for reinforcing physiological coursework; therefore, we propose a new laboratory protocol for BME undergraduate physiology courses that integrates both neural engineering and physiological concepts to explore involuntary skeletal muscle reflexes. The protocol consists of two sections: the first focuses on recruiting soleus motor units through transcutaneous electrical nerve stimulation (TENS), while the second focuses on exploring the natural stretch reflex with and without the Jendrassik maneuver. In this case study, third-year biomedical engineering students collected electromyographic (EMG) activity of skeletal muscle contractions in response to peripheral nerve stimulation using a BioRadio Wireless Physiology Monitor system and analyzed the corresponding signal parameters (latency and amplitude) using the MATLAB platform. RESULTS/PROTOCOL VALIDATION: Electrical tibial nerve stimulation successfully recruited M-waves in all 8 student participants and F-waves in three student participants. The students used this data to learn about orthodromic and antidromic motor fiber activation as well as estimate the neural response latency and amplitude. With the stretch reflex, students were able to collect distinct signals corresponding to the tendon strike and motor response. From this, they were able to estimate the sensorimotor conduction velocity. Additionally, a significant increase in the stretch reflex EMG amplitude response was observed when using the Jendrassik maneuver during the knee-jerk response. A student exit survey on the laboratory experience reported that the class found the module engaging and helpful for reinforcing physiological course concepts. CONCLUSION: This newly developed protocol not only allows BME students to explore physiological responses using natural and electrically-induced involuntary reflexes, but demonstrates that budget-friendly commercially available devices are capable of eliciting and measuring involuntary reflexes in an engaging manner. Despite some limitations caused by the equipment and students' lack of signal processing experience, this new laboratory protocol provides a robust framework for integrating engineering and physiology in an applied approach for BME students to learn about involuntary reflexes, neurophysiology, and neural engineering.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,058 | 0,021 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».