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The accuracy of perception of a pinch grip force in older adults

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Abstract:

The fact that humans can execute accurate movements and generate precise muscle forces is very important for hand function. Target-tracking tasks or target-matching tasks are often executed under combined visual and somatosensory feedback. When visual feedback is removed, subjects have to depend on their perception of force. The objective of the present study was to estimate the effects of aging on the perception of a pinch force produced by the thumb and index finger. In a first set of trials, young (n = 12, age = 25.3 ± 2.4 years) and elderly (n = 12, age = 71.5 ± 3.3 years) healthy individuals were asked to reproduce pinch forces which were equivalent to 5%, 20%, and 40% of their maximal pinch force (MPF). Prior to the execution of these trials, the subjects were familiarized with the force levels by matching targets displayed on a screen. They were then asked to reproduce each of these forces without any visual or verbal feedback. The results showed a larger error in the reproduced force for the elderly subjects when compared with the young adults. However, this larger error was mainly due to an initial overshoot in the force to be reproduced, followed by a gradual decrease towards the appropriate force. This transient overshoot was rarely seen in the performance of the younger subjects. In a second set of trials, the same subjects were asked to produce a pinch force of 5%, 20%, and 40% of MPF with 1 hand using visual feedback. They were also instructed to simultaneously apply a comparable pinch force with the other hand (without any feedback). For both young and older adults, the pinch forces produced by the 2 hands were the same. In addition, in both blocks of trials, hand dominance had no effects on the performance for all subjects. These results suggest that normal aging affects the production of force based on sensorimotor memory rather more than it affects comparative outputs from central descending commands.Key words: prehension, isometric force, aging, tactile feedback.

La capacité des humains à effectuer des mouvements précis et à produire des forces musculaires bien définies est très importante pour la fonction de la main. Les tâches de poursuite et d'appariement des cibles sont souvent exécutées en combinant la rétroaction visuelle et la rétroaction somatosensorielle. Lorsque la rétroaction visuelle est absente, les sujets doivent se fier à leur perception de la force. La présente étude a eu pour objectif d'évaluer les effets du vieillissement sur la perception d'une force de pince produite par le pouce et l'index. Dans une première série de tests, des sujets jeunes (n = 12, âge = 25,3 ± 2,4 ans) et âgés (n = 12, âge = 71,5 ± 3,3 ans) en santé ont dû reproduire des forces de pince équivalant à 5 %, 20 % et 40 % de leur force de pince maximale (FPM). Avant d'effectuer ces tests, les sujets se sont familiarisés avec les niveaux de force en appariant des cibles affichées sur un écran. Ils ont ensuite dû reproduire chacune de ces forces sans rétroaction visuelle ou verbale. Les résultats ont montré une erreur plus importante dans la force reproduite chez les sujets âgés que chez les sujets plus jeunes. Toutefois, cette erreur a été principalement attribuée à un dépassement initial de la force à reproduire, suivi d'une diminution graduelle vers la force appropriée. Ce dépassement transitoire a rarement été observé chez les sujets plus jeunes. Dans une seconde série de tests, les mêmes sujets ont dû produire une force de pince équivalant à 5 %, 20 % et 40 % de leur FPM avec une main, en utilisant une rétroaction visuelle, et appliquer simultanément une force de pince comparable avec l'autre main (sans rétroaction). Chez les sujets jeunes comme chez les sujets âgés, les forces de pince produites par les 2 mains ont été similaires. De plus, dans les 2 séries de tests, la dominance de la main n'a eu aucun effet sur la performance des sujets. Ces résultats donnent à penser que l'effet du vieillissement normal sur la production de la force repose davantage sur la mémoire sensorimotrice que sur les voies efférentes comparées des commandes centrales descendantes.Mots clés : préhension, force isométrique, vieillissement, rétroaction tactile.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: July 1, 2004

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