新規仮想現実ベース セットアップ (非訓練) 手に運動技能のパフォーマンスを向上させる 1 つの手の随意コントロールの悪用について述べる。これは非訓練の手が動いているかのようにリアルタイムの動きベースの感覚フィードバックを提供することによって実現されます。この新しいアプローチは、一方的な片麻痺患者のリハビリテーションを強化する使用ことがあります。
運動技能の獲得はかかわっている限りでは、自主的な運動によるトレーニングはトレーニング (例えばロボット デバイスによって研修生の手の動きを観察またはパッシブ トレーニング) の他のすべてのフォームに優れています。物理的な動きの自発的な制御は制限されているので、これは明らかに麻痺側下肢のリハビリテーションにおける主要な課題を提示します。ここでは、この大きな課題を回避する可能性がある我々 が開発した新規研修制度について述べる。1 つの手の自主的なコントロールを開発し、他の手が動いているかのようにリアルタイムの動きベースの操作感覚フィードバックを提供します。バーチャル ・ リアリティ (VR) による視覚的操作は、右側の自発的な指の動きを受動的に左指を用ヨーク デバイスと結合されました。健常者、自由運動のトレーニングの欠如で手足のセッション内の強化されたパフォーマンスの向上を示す.健常者で示唆されたユニークな VR のセットアップとトレーニング可能性がありますも上肢麻痺の患者のための有益な影響を受けた手のリハビリテーションを向上させる健康的な手の自主的なコントロールを利用することで。
物理的な練習は訓練の最も効率的な形式です。このアプローチは、よく確立された1は、訓練手の基本的なモーター機能が限られた2の場合非常に困難です。この問題を回避するには、文献の大規模な成長体は運動トレーニングのさまざまな間接的なアプローチを検討しました。
このような間接的なトレーニング方法の 1 つは、(非練習) 手のパフォーマンス向上を紹介するのに片方の手で物理的な練習を使用します。クロス-教育 (CE) や、両手間転移として知られているこの現象がずっと盛んに3,4,5,6,7,8,9様々 な運動課題10、11,12のパフォーマンスを向上するために使用します。例えば、スポーツのスキル設定、研究は、ドリブル、他の未熟な手13,14,15の機能の増加に 1 つの手でドリブル トレーニング バスケット ボールを転送するを示しています。
もう一つの間接的な方法で視覚や感覚のフィードバックを使用して運動学習は促進されます。観察による学習、それ実証されています単に受動的タスク16,17,18,19 を実行他の誰かを観察することによって大幅なパフォーマンス向上が得られること ,20。同様に手足が受動的移動、感覚のトレーニング運動課題12,21,22,23,24のパフォーマンスを向上させることが示されました。,25,26。
一緒に、研究のこれらの行は、感覚入力が学習の重要な役割を果たしていることを示唆しています。ここでは、反対肢と拡張パフォーマンス向上の結果 1 つの手足の身体トレーニング中 (視覚と固有受容) オンラインの感覚フィードバックを操作することを示しています。手に、その自主的な物理的な訓練のない状態で最適なパフォーマンス結果を生成する研修体制について述べる。提案法の概念の目新しさは、事実、それを組み合わせた学習 – すなわち、観察、CE、受動的運動学習の 3 つの形態に存在します。ここで一緒にミラー化された視覚的なフィードバックと受動的運動は、CE の現象は訓練肢の自発的な運動の不在で健常者の学習を容易にするために悪用される可能性があるかどうかを検討しました。
このセットアップの概念は、物理的に手を訓練しようとする直接によって異なります。-方法論のレベルで 3 D 仮想現実と自然環境の中での視覚と固有感覚入力の操作を許可するカスタムの組み込みデバイスなど高度な技術を含む新規セットアップを紹介します。現実世界の学習のためのキーの結果は、提案のトレーニングを使用して改善された結果を示します。たとえば、子供が大人27,28,29のそれとは異なる方法で感覚フィードバックを使用し、運動学習を最適化するために子供が練習の長い期間を必要とする可能性があります。操作感覚フィードバックと CE の使用は訓練の持続期間を減らすかもしれない。さらに、洗練された訓練のこの種を使用してスポーツ技能の習得を促進する可能性があります。最後に、これは脳卒中など片側の運動障害患者のリハビリテーションのための新しいアプローチの開発のために有益証明できます。
新規訓練設定について説明し、自主的な管理の下で訓練されていない手の運動学習を最適化する実世界環境で仮想感覚フィードバックを埋め込む方法を示します。我々 は 2 つのモダリティのフィードバック操作: 視覚と感覚。
提案するプロトコルのほとんどの重要な手順がありません。最初に、システムは、VR 環境の設定しながら慎重に接続必要がありますいくつかの別々 コンポーネント (手袋、VR ヘッドセット、カメラ、およびパッシブ運動装置) で構成されます。そのために、実験者がプロトコルで説明する正確な順序を維持し、被験者の利便性を確認します。
トレーニング中の視覚と固有感覚の操作の組み合わせ観測17、および CE3導入学習などの他の既存のトレーニングの種類を基準にしての訓練を受けた手で有意に高いパフォーマンスの向上受動的な手の動き24,25,26なし。
それは未解決の問題は他のタスクは、トレーニング期間、フィードバックの様相や手のアイデンティティ (アクティブな手をまたは bi マニュアルの動きを左) に一般化現在デモで強化されたパフォーマンスを得るかどうか。現在の研究は簡単な指シーケンス タスクを使用して右利きの者に限られていた。さらに、現在の設定に固有感覚操作は比較的短期訓練のため (指屈曲/伸展) など非常に限られた動きを可能にするシステムに基づいています。他の種類の動作を提示セットアップの一般化の可能性を確立するには、さらに作業が必要。
現在のセットアップは、いくつかの方法で拡張できます。最初、新しい種類のモダリティは、たとえば、バインド シーケンス タスクの間に別の指の動きに異なる聴覚音で追加できます。未熟な手での学習をさらに最適化するスープラ添加剤効果があります。第二に、システムの現在の設計は自発的な移動手 (現在の説明で右手) と受動的於いて手 (左手) の間簡単に交換できます。将来の研究は、提示感覚操作を使用するときに、利き手と非利き手の3) (間の転送の方向性パフォーマンス向上のレベルを変更方法を検討するこのような柔軟性を活用できます。最後に、我々 が開発したユニークな VR セットアップは (簡単な指シーケンス タスク) ではなくより複雑なタスクに適応させること。ボール、ピン、板などの外部オブジェクトの仮想シミュレーションは、豊かで魅力的なトレーニングの経験を提供する実環境に埋め込むことができます。
将来のアプリケーションとしては本研究で記述されている効果容易に使える上肢麻痺患者などの臨床人口の健康の手で物理的な訓練を導入し、影響を受ける手がまるで視覚的なフィードバックを提供することによって移動。この研修制度を受ける手の直接の理学療法の課題を回避しより良い回復率30 が生成可能性があります影響を受ける下肢の随意コントロールはこのような人口制限されていることを考える、31。赤十字教育とミラーセラピーと共に確立されたリハビリテーション タスクの現象を利用して、このアプローチ臨床患者で以前にテストされていないとより効率的なリハビリテーションを提供する可能性を秘めています。政権。最後に、このセットアップは部分的に互換性のある氏なので、すべての脳機能的磁気共鳴画像 (fMRI) そのようなトレーニング12中に従事して関連する神経回路をプローブするの使用できます。
The authors have nothing to disclose.
本研究は、私コア計画と予算委員会およびイスラエル科学技術振興財団 (グラント第 51/11) とイスラエル科学財団のプログラムによって支えられた (第 1771/13 と 2043 付与/13) (r. m.)。神経科学の研究、神経科学の研究のためイスラエル大統領名誉奨学金とサゴル神経科学学校親睦 (当) のヨゼフ サゴル奨学金。資金提供者には、研究デザイン、データ収集と分析、意思決定を発行し、または原稿の準備の役割はなかった。作者ありがとう e. カガンと A. ハキム Rehabit テック システムからデータ集録、Lihi Sadeh と撮影とセットアップ、ユバール Wilchfort と o. レヴィ Y. Siman Tov とヘルプ受動的運動のデバイスへのアクセスを提供するため。
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