Descriviamo un’impostazione basata romanzo di realtà virtuale che sfrutta il controllo volontario di una mano per migliorare le prestazioni del motore-abilità in altra mano (non qualificato). Ciò si ottiene fornendo feedback sensoriale basato sul movimento in tempo reale, come se la mano non addestrato è in movimento. Questo nuovo approccio può essere utilizzato per migliorare la riabilitazione di pazienti con emiparesi unilaterale.
Per quanto riguarda l’acquisizione di abilità motorie, formazione di movimento volontario fisico è superiore a tutte le altre forme di formazione (ad es. formazione di osservazione o passivo movimento delle mani del praticante di un dispositivo robotico). Questo ovviamente rappresenta una grande sfida nella riabilitazione di un arto paretica in quanto controllo volontario del movimento fisico è limitato. Qui, descriviamo un programma di formazione romanzo abbiamo sviluppato che ha il potenziale per eludere questa grande sfida. Abbiamo sfruttato il controllo volontario di una mano e fornite in tempo reale basati su movimento manipolati feedback sensoriale come se l’altra mano si sta muovendo. Visual manipolazione attraverso la realtà virtuale (VR) è stato combinato con un dispositivo che gioghi dita a sinistra per seguire passivamente i movimenti di destra dito volontaria. In soggetti sani, dimostriamo guadagni di prestazioni all’interno di una sessione avanzata di un arto in assenza di allenamento fisico volontario. Risultati nei soggetti sani indicano che formazione con l’unico programma di installazione di VR potrebbe anche essere utile per i pazienti con il hemiparesis di arto superiore, sfruttando il controllo volontario della loro mano sana per migliorare la riabilitazione della mano interessata.
Pratica fisica è la forma più efficiente di formazione. Sebbene questo approccio sia ben consolidata1, è molto difficile nei casi in cui la capacità di motore base della mano formazione limitata2. Per aggirare questo problema, un corpo crescente di letteratura esaminato vari approcci indiretti di formazione motore.
Un tale approccio di formazione indiretta utilizza pratica fisica con una sola mano per introdurre miglioramenti delle prestazioni in altra mano (non praticata). Questo fenomeno, noto come Croce-formazione (CE) o trasferimento intermanual, è stato studiato estesamente 3,4,5,6,7,8,9 e per migliorare le prestazioni in vari compiti motori 10,11,12. Per esempio, nelle impostazioni di abilità di sport, gli studi hanno dimostrato che la formazione basket dribbling in una mano trasferisce a aumentato dribbling capacità nella mano di altri, non addestrato 13,14,15.
In un altro approccio indiretto, apprendimento motorio è facilitata attraverso l’uso di feedback visivo o sensoriale. Apprendimento tramite l’osservazione, è stato dimostrato che i miglioramenti significativi delle prestazioni possono essere ottenuti semplicemente osservando passivamente qualcun altro eseguire le attività16,17,18,19 ,20. Allo stesso modo, l’allenamento propriocettivo, in cui l’arto viene spostato passivamente, inoltre è stato indicato per migliorare le prestazioni del motore attività 12,21,22,23,24 , 25 , 26.
Insieme, queste linee di ricerca suggeriscono che input sensoriale svolge un ruolo importante nell’apprendimento. Qui, dimostriamo che manipolare online feedback sensoriali (visivi e propriocettivi) durante l’allenamento fisico di un arto risultati nel miglioramento delle prestazioni aumentata nell’arto controlaterale. Descriviamo un regime di allenamento che produce il risultato di ottenere prestazioni ottimali in una mano, in assenza del relativo addestramento fisico volontario. La novità concettuale del metodo proposto risiede nel fatto che unisce le tre diverse forme di apprendimento – vale a dire, l’apprendimento da osservazione, CE e movimento passivo. Qui abbiamo esaminato se il fenomeno della CE, insieme con mirroring feedback visivo e movimento passivo, può essere sfruttato per facilitare l’apprendimento in soggetti sani, in assenza di movimento fisico volontario dell’arto formazione.
Il concetto in questa impostazione differisce dal diretti tentativi addestrare fisicamente la mano. A livello metodologico – introduciamo un romanzo setup tra cui tecnologie avanzate come realtà virtuale 3D e personalizzati costruito dispositivi che consentono di manipolare l’input visivo e propriocettivo in un contesto ambientale naturale. Dimostrando il risultato migliore utilizzando la formazione proposta ha conseguenze chiave per l’apprendimento del mondo reale. Ad esempio, i bambini utilizzare il feedback sensoriale in un modo che è diverso da quella degli adulti27,28,29 e al fine di ottimizzare l’apprendimento motorio, i bambini possono richiedere lunghi periodi di pratica. L’uso di CE insieme con feedback sensoriale manipolato potrebbe ridurre la durata di addestramento. Inoltre, acquisizione di competenze di sport potrebbe essere facilitata utilizzando questo tipo di formazione sofisticati. Infine, questo può rivelarsi utile per lo sviluppo di un nuovo approccio per la riabilitazione dei pazienti con deficit unilaterale del motore come l’ictus.
Descriviamo un setup di romanzo di formazione e dimostrare come l’incorporamento di feedback sensoriale virtuale in un ambiente reale ottimizza l’apprendimento motorio in una mano che non è addestrata sotto controllo volontario. Abbiamo manipolato feedback in due modalità: visivi e propriocettivi.
Ci sono pochi passi critici nel protocollo presentato. In primo luogo, il sistema è costituito da diversi componenti separati (guanti, cuffia VR, fotocamera e dispositivo di movimento passivo) che devono essere collegati con attenzione durante l’impostazione dell’ambiente di VR. A tal fine, lo sperimentatore deve mantenere l’ordine esatto descritto nel protocollo e verificare la convenienza degli oggetti.
La combinazione di manipolazione visiva e propriocettiva durante l’allenamento introdotto miglioramenti delle prestazioni significativamente più alti nella mano non addestrati rispetto altri tipi di formazione esistenti come l’apprendimento da osservazione17e CE3 con e senza braccio-mano passiva movimenti24,25,26.
È una questione aperta se le prestazioni avanzate guadagna nella dimostrazione attuale generalizza ad altri compiti, formazione durate, le modalità di feedback o identità di mano (sinistra mano attiva, o bi-manuale di movimenti). Lo studio corrente è stato limitato ai soggetti destrimani utilizzando un task di sequenza semplice dito. Inoltre, la manipolazione di propriocezione nel setup attuale si basa su un sistema che permette movimenti molto limitati (ad esempio di flesso estensione del dito) per una formazione relativamente a breve termine. Ulteriore lavoro è necessaria per stabilire la generalizzabilità del setup presentato ad altri tipi di comportamenti.
La configurazione attuale può essere esteso in diversi modi. In primo luogo, nuovi tipi di modalità possono essere aggiunti, ad esempio, diversi suoni uditiva associazione ai movimenti delle dita diverse durante l’operazione di sequenza. Questo potrebbe causare un effetto sopra-additivi che ottimizzerà ulteriormente apprendimento nella mano non addestrata. In secondo luogo, il design attuale del sistema consente un facile swap tra la mano in movimento volontaria (mano destra nella descrizione dell’attuale) e la mano passivamente aggiogata (mano sinistra). Gli studi futuri possono capitalizzare su questa flessibilità per esaminare come direzionalità di trasferimento (tra dominante e non dominante mani3) per modificare il livello di miglioramento delle prestazioni quando si utilizzano le manipolazioni sensoriale presentate. Infine, l’unica installazione VR che abbiamo sviluppato può essere adattato a compiti più complessi (in contrasto con il compito di sequenza semplice dito). Simulazione virtuale di oggetti esterni quali sfere, perni e tavole può essere integrato nell’ambiente reale fornendo un’esperienza di formazione ricca e coinvolgente.
Per quanto riguarda le applicazioni future, l’effetto descritto in questo studio può essere facilmente utilizzato con popolazioni cliniche quali pazienti con emiparesi superiore-membro introducendo l’allenamento fisico con la mano sana e fornire un feedback visivo come se la mano malata è in movimento. Dato che il controllo volontario dell’arto interessato è limitato a tali popolazioni, questo programma di formazione ha il potenziale di eludere le sfide della terapia fisica diretta della mano interessata e forse con conseguente migliore recupero tariffe30 ,31. Questo approccio, sfruttando il fenomeno della cross-educazione e specchio-terapia, insieme alle attività di riabilitazione ben consolidata, precedentemente non è stato testato in pazienti clinici e ha il potenziale per fornire una riabilitazione più efficiente regime. Infine, dal momento che questa configurazione è parzialmente signor compatibile, consente l’utilizzo del intero-cervello risonanza magnetica funzionale (fMRI) per sondare i circuiti neurali rilevanti impegnati durante tale formazione12.
The authors have nothing to disclose.
Questo studio è stato sostenuto dal programma di pianificazione e Budgeting Comitato e la Israel Science Foundation (concessione n. 51/11) e The Israel Science Foundation I-CORE (concede n. 1771/13 e 2043/13) (R.M.); la borsa di studio Sagol Yosef per ricerca in neuroscienza, l’israeliano presidenziale onorario borsa di studio per ricerca in neuroscienza e la comunione di Sagol scuola di neuroscienze (O.O.). I finanziatori non avevano alcun ruolo nel disegno dello studio, raccolta dati e analisi, decisione di pubblicare o preparazione del manoscritto. Gli autori ringraziano Kagan E. e r. Hakim per aiuto con acquisizione dati, Lihi Sadeh e Yuval Wilchfort con le riprese e l’installazione e O. Levy e Siman Tov Y. da Rehabit-Tec System per fornire l’accesso al dispositivo di movimento passivo.
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