Wir beschreiben eine Roman virtual Reality basierte Setup die willentliche Kontrolle einerseits zur Leistungssteigerung der Motor-Skill (ungeübte) andererseits nutzt. Dies wird erreicht durch die Bereitstellung von Echtzeit-Bewegung-basierte sensorischen Feedback als ob die ungeübte Hand bewegt. Dieser neue Ansatz kann zur Rehabilitation von Patienten mit einseitigen Hemiparese zu verbessern.
Erwerb von motorischen Fähigkeiten angeht, ist Training durch freiwillige Bewegung besser als alle anderen Formen der Ausbildung (z.B. durch Beobachtung oder Passive Bewegung der Auszubildenden Hände von einem Roboter-Gerät). Dies stellt offensichtlich eine große Herausforderung in der Rehabilitation von eine paretische Extremität da freiwillige Kontrolle der körperlichen Bewegung begrenzt ist. Hier beschreiben wir ein neuartiges Ausbildungsprogramm, die wir entwickelt haben, die das Potenzial hat, diese große Herausforderung zu umgehen. Wir die freiwillige Kontrolle der einerseits ausgebeutet und Echtzeit-Bewegung-basierte manipuliertes sensorisches Feedback erbracht, als ob die anderen Hand bewegt. Visueller Manipulation durch virtuelle Realität (VR) wurde mit einem Gerät kombiniert, die linken Finger passiv rechten freiwillige Fingerbewegungen folgen Joch. Bei gesunden Probanden zeigen wir innerhalb der Sitzung verbesserte Performance-Gewinne einer Extremität in Ermangelung freiwilliger körperliches Training. Ergebnisse bei gesunden Probanden zeigen, dass Training mit dem einzigartigen VR-Setup auch vorteilhaft für Patienten mit Hemiparese der oberen Extremität werden könnte durch die Ausnutzung der freiwilligen Kontrolle über ihre gesunde Hand, Sanierung der betroffenen Hand zu verbessern.
Körperliche Übung ist die effektivste Form des Trainings. Obwohl dieser Ansatz gut etablierte1ist, ist es in Fällen, wo die grundlegende motorische Fähigkeit der Ausbildung Hand begrenzt2ist, sehr anspruchsvoll. Um dieses Problem zu umgehen, untersucht ein großer und wachsender Körper der Literatur verschiedene indirekte Ansätze der motorischen Ausbildung.
Eine solche indirekte Schulungsansatz verwendet körperliche Praxis mit einer Hand, Leistungssteigerungen in der anderen Hand (geübt) einzuführen. Dieses Phänomen, bekannt als Kreuz-Ausbildung (CE) oder intermanuellen Transfer wurde ausgiebig studiert, 3,4,5,6,7,8,9 und zur Verbesserung der Leistung in verschiedenen motorischen Aufgaben 10,11,12. Zum Beispiel in Sport-Fähigkeiten-Einstellungen, haben Studien gezeigt, dass Training Basketball dribbeln in einer Hand überträgt erhöht dribbling-Fähigkeiten in der ungeübten Hand 13,14,15.
Bei einem anderen indirekten Ansatz wird motorischen Lernens durch den Einsatz von visuelle oder sensorische Feedback erleichtert. Beim Lernen durch Beobachtung, wurde nachgewiesen, dass erhebliche Leistungssteigerungen erzielt werden können einfach passiv beobachtet jemand anderes führen Sie die Aufgabe16,17,18,19 ,20. Ebenso zeigte propriozeptive Training, in dem das Bein passiv bewegt wird, auch zur Verbesserung der Leistung am motorischen Aufgaben 12,21,22,23,24 , 25 , 26.
Zusammen, zufolge diese Linien der Forschung sensorischer Input spielt eine wichtige Rolle beim lernen. Hier zeigen wir, dass Online-sensorisches Feedback (visuelle und propriozeptive) zu manipulieren, während körperliches Training eine Gliedmaße augmented Performance-Gewinn in den gegenüberliegenden Gliedmaßen führt. Wir beschreiben ein Training Regime, das optimale Leistung Ergebnis in einer Hand, ohne seine freiwillige Körpertraining ergibt. Die konzeptionelle Neuheit des vorgeschlagenen Verfahrens liegt in der Tatsache, dass es drei verschiedenen Formen des Lernens – nämlich lernen durch Beobachtung, CE und passive Bewegung kombiniert. Hier wir geprüft, ob das Phänomen der CE, zusammen mit gespiegelten visuelles Feedback und passive Bewegung ausgenutzt werden kann, um lernen bei gesunden Probanden ohne Freiwillige Bewegung der Extremität Ausbildung zu erleichtern.
Das Konzept in diesem Setup unterscheidet sich von direkten Versuche die Hand körperlich zu trainieren. Auf der methodischen Ebene – stellen wir eine neuartige Einrichtung einschließlich fortschrittliche Technologien wie 3D virtual Reality und benutzerdefinierte gebauten Geräte, die es ermöglichen, visuelle und propriozeptive Eingang in einer natürlichen Umwelt Umgebung zu manipulieren. Bessere Ergebnisse mit der vorgeschlagenen Ausbildung demonstrieren, hat wichtige Konsequenzen für das praxisnahe lernen. Zum Beispiel Kinder benutzen sensorisches Feedback in einer Weise, die anders als die der Erwachsenen27,28,29 und die Optimierung der motorischen Lernens Kinder erfordern längere Praxis. Die Verwendung von CE zusammen mit manipulierten sensorisches Feedback könnte Trainingsdauer reduzieren. Darüber hinaus könnten Sport Fertigkeiten mit dieser Art von anspruchsvollen Ausbildung erleichtert werden. Zu guter Letzt kann dies für die Entwicklung eines neuen Konzepts für die Rehabilitation von Patienten mit einseitigen motorische Defizite wie Schlaganfall vorteilhaft.
Wir beschreiben eine neuartige Ausbildung Einrichtung und zeigen, wie virtuelle sensorisches Feedback in einer realen Umgebung einbetten motorischen Lernens in einer Hand, das nicht unter willentliche Kontrolle ausgebildet wird optimiert. Wir manipuliert Feedback in zwei Modalitäten: visuelle und propriozeptive.
Es gibt einige wichtige Schritte im vorgestellten Protokoll. Erstens besteht das System aus mehreren Einzelteilen (Handschuhe, VR Kopfhörer, Kamera und passive Bewegung Gerät), die beim Einrichten der VR-Umgebung sorgfältig angeschlossen werden sollte. Zu diesem Zweck sollte der Experimentator halten die genaue Reihenfolge im Protokoll beschrieben und Unterthanen Bequemlichkeit zu überprüfen.
Die Kombination von visuellen und propriozeptive Manipulation während des Trainings deutlich höhere Leistungssteigerungen in der ungeübte Hand im Vergleich zu anderen bestehenden Trainingsarten wie das Lernen durch Beobachtung17und CE3 mit eingeführt und ohne passive Hand Bewegungen24,25,26.
Es ist eine offene Frage ob die verbesserte Leistung in der aktuellen Demo gewinnt mit anderen Aufgaben, Ausbildung Dauer, Feedback Modalitäten oder Hand-Identitäten (links aktive Hand oder Bi-Handbuch Bewegungen) verallgemeinert. Die aktuelle Studie beschränkte sich auf Rechtshänder Testpersonen, die eine einfache Finger-Sequenz-Aufgabe. Darüber hinaus die Propriozeption Manipulation in das aktuelle Setup basiert auf einem System, das sehr begrenzte Bewegungen (z. B. Finger Flexion/Extension) für eine relativ kurzfristige Ausbildung. Weitere Arbeit ist erforderlich, um Generalizability des vorgestellten Setup auf andere Arten von Verhaltensweisen zu etablieren.
Das aktuelle Setup kann auf verschiedene Arten erweitert werden. Neue Arten von Modalitäten können z. B. Bindung verschiedene auditive Klänge zu verschiedenen Fingerbewegungen während der Sequenz Aufgabe hinzugefügt werden. Dadurch könnte eine supra-Additive Wirkung das Lernen in der ungeübten Hand weiter optimiert werden. Zweitens ermöglicht das aktuelle Design des Systems eine einfache Swap zwischen die freiwillige Bewegung (Rechte Hand in die aktuelle Beschreibung) und der passiv paarte Hand (linke Hand). Zukünftige Studien können diese Flexibilität zu prüfen, wie Direktionalität Transfer (zwischen dominant und nicht-dominanten Hand3) die Höhe der Leistung ändern kann, wenn die vorgestellten sensorische Manipulationen mit nutzen. Schließlich kann das einzigartige VR-Setup von das uns entwickelte komplexere Aufgaben (im Gegensatz zu der einfachen Finger Sequenz Task) angepasst werden. Virtueller Simulation von externen Objekten wie Kugeln, Pins und Pinnwände kann in die reale Umgebung bietet eine vielfältige und ansprechende Trainingserfahrung eingebettet werden.
Für zukünftige Anwendungen kann die Wirkung, die in dieser Studie beschriebenen problemlos verwendet werden mit klinischen Populationen wie z. B. Patienten mit Hemiparese der oberen Extremität durch die Einführung von körperlichem Training mit der gesunden Hand und visuelles Feedback bereitstellen, als ob die betroffenen Hand ist bewegen. Angesichts der Tatsache, dass freiwillige Kontrolle der betroffenen Extremität in solchen Populationen beschränkt ist, hat dieses Ausbildungsprogramm des Potenzials der Umgehung der Herausforderungen der direkten physikalischen Therapie der betroffenen Hand und vielleicht was zu besseren Erholung Preise30 ,31. Dieser Ansatz, nutzen das Phänomen der Kreuz-Bildung und Spiegel-Therapie, zusammen mit etablierten Reha Aufgaben nicht zuvor in klinischen Patienten getestet und hat das Potenzial für die Bereitstellung einer effizienteren rehabilitation Regime. Schließlich, da dieses Setup teilweise Herr kompatibel ist, ermöglicht es die Nutzung des gesamten Gehirns funktionelle Kernspintomographie (fMRT), die entsprechenden neuronalen Schaltkreise engagierte sich während dieser Ausbildung12Sonde.
The authors have nothing to disclose.
Diese Studie wurde unterstützt durch die I-CORE Programm die Planung und Budgetierung Ausschuss Israel Science Foundation (Grant Nr. 51/11), und The Israel Science Foundation (gewährt Nr. 1771/13 und 2043/13) (r.m.); Das Yosef Sagol Stipendium für neurowissenschaftliche Forschung, das israelische Presidential Honorary Stipendium für neurowissenschaftliche Forschung und die Sagol School of Neuroscience Fellowship (O.O.). Die Geldgeber hatten keine Rolle beim Studiendesign, Datenerhebung und Analyse, Entscheidung, zu veröffentlichen oder der Manuskripterstellung. Die Autoren danken E. Kagan und A. Hakim für Hilfe mit Datenerfassung, Lihi Sadeh und Yuval Wilchfort mit Filmen und Setup, und O. Levy und Y. Siman-Tov Rehabit-Tec-System für den Zugriff auf die passive Bewegung Gerät.
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