हम एक उपंयास आभासी वास्तविकता आधारित सेटअप जो एक हाथ के स्वैच्छिक नियंत्रण का दोहन करने के लिए अंय (गैर प्रशिक्षित) हाथ में मोटर कौशल के प्रदर्शन में सुधार का वर्णन । यह वास्तविक समय आंदोलन आधारित संवेदी प्रतिक्रिया प्रदान करने के रूप में अगर गैर प्रशिक्षित हाथ बढ़ रहा है द्वारा हासिल की है । इस नए दृष्टिकोण के लिए एकतरफा hemiparesis के साथ रोगियों के पुनर्वास को बढ़ाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है ।
जहां तक मोटर कौशल प्राप्त करने का संबंध है, स्वैच्छिक शारीरिक आंदोलन द्वारा प्रशिक्षण के प्रशिक्षण के अंय सभी रूपों से बेहतर है (निरीक्षण या एक रोबोट डिवाइस द्वारा प्रशिक्षु हाथों के निष्क्रिय आंदोलन के उदा प्रशिक्षण) । यह स्पष्ट रूप से शारीरिक आंदोलन के स्वैच्छिक नियंत्रण सीमित है के बाद से एक paretic अंग के पुनर्वास में एक बड़ी चुनौती प्रस्तुत करता है । यहां, हम एक उपंयास प्रशिक्षण योजना हम विकसित किया है कि इस प्रमुख चुनौती को दरकिनार क्षमता है वर्णन । हम एक हाथ के स्वैच्छिक नियंत्रण का शोषण किया और प्रदान की वास्तविक समय आंदोलन आधारित चालाकी की प्रतिक्रिया के रूप में अगर दूसरे हाथ बढ़ रहा है । आभासी वास्तविकता (वीआर) के माध्यम से दृश्य हेरफेर एक युक्ति है कि बाएं हाथ उंगलियों जुए के लिए निष्क्रिय सही हाथ स्वैच्छिक उंगली आंदोलनों का पालन के साथ संयुक्त था । स्वस्थ विषयों में, हम स्वैच्छिक शारीरिक प्रशिक्षण के अभाव में एक अंग के भीतर सत्र प्रदर्शन लाभ बढ़ाया प्रदर्शन । स्वस्थ विषयों में परिणाम का सुझाव है कि अद्वितीय वीआर सेटअप के साथ प्रशिक्षण उनके स्वस्थ हाथ के स्वैच्छिक नियंत्रण का दोहन करने के लिए उनके प्रभावित हाथ के पुनर्वास में सुधार के द्वारा ऊपरी अंग hemiparesis के साथ रोगियों के लिए भी फायदेमंद हो सकता है ।
शारीरिक अभ्यास प्रशिक्षण का सबसे कुशल रूप है । हालांकि इस दृष्टिकोण अच्छी तरह से1स्थापित है, यह बहुत मामलों में जहां प्रशिक्षण हाथ की बुनियादी मोटर क्षमता2सीमित है चुनौतीपूर्ण है । इस समस्या को दरकिनार, साहित्य के एक बड़े और बढ़ती शरीर मोटर प्रशिक्षण के विभिंन अप्रत्यक्ष दृष्टिकोण की जांच की ।
ऐसा ही एक अप्रत्यक्ष प्रशिक्षण दृष्टिकोण एक हाथ से शारीरिक अभ्यास का उपयोग करता है अंय (गैर अभ्यास) हाथ में प्रदर्शन लाभ परिचय । इस घटना, पार शिक्षा (CE) या मैनुअल स्थानांतरण के रूप में जाना जाता है, बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है 3,4,5,6,7,8,9 और विभिन्न मोटर टास्क 10,11,12में प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए इस्तेमाल किया । उदाहरण के लिए, खेल कौशल सेटिंग्स में, अध्ययनों से यह दिखा दिया है कि प्रशिक्षण बास्केटबॉल एक हाथ स्थानांतरण में दूसरे में वृद्धि चूना क्षमताओं को चूना, अप्रशिक्षित हाथ 13,14,15।
एक और अप्रत्यक्ष दृष्टिकोण में, मोटर लर्निंग दृश्य या संवेदी प्रतिक्रिया के उपयोग के माध्यम से सुविधा है । अवलोकन द्वारा सीखने में, यह प्रदर्शित किया गया है कि महत्वपूर्ण प्रदर्शन लाभ बस निष्क्रिय करके किसी और को कार्य करने से प्राप्त किया जा सकता है16,17,18,19 ,20. इसी प्रकार, proprioceptive प्रशिक्षण, जिसमें अंग निष्क्रिय कर दिया गया है, को भी मोटर कार्य 12,21,22,23,24 पर प्रदर्शन में सुधार दिखाया गया , 25 , 26.
एक साथ, अनुसंधान के इन पंक्तियों का सुझाव है कि संवेदी इनपुट सीखने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है । यहां, हम प्रदर्शन है कि विपरीत अंग में संवर्धित प्रदर्शन लाभ में एक अंग परिणामों के शारीरिक प्रशिक्षण के दौरान ऑनलाइन संवेदी प्रतिक्रिया (दृश्य और proprioceptive) हेर-फेर । हम एक प्रशिक्षण शासन का वर्णन है कि पैदावार एक हाथ में इष्टतम प्रदर्शन के परिणाम, अपने स्वैच्छिक शारीरिक प्रशिक्षण के अभाव में । प्रस्तावित विधि की वैचारिक नवीनता तथ्य यह है कि यह सीखने के तीन विभिंन रूपों को जोड़ती है-अर्थात्, अवलोकन, CE, और निष्क्रिय आंदोलन से सीखने में रहता है । यहां हम जांच की है कि CE की घटना, एक साथ प्रतिबिंबित दृश्य प्रतिक्रिया और निष्क्रिय आंदोलन के साथ, प्रशिक्षण अंग के स्वैच्छिक शारीरिक आंदोलन के अभाव में स्वस्थ विषयों में सीखने की सुविधा का दोहन किया जा सकता है ।
इस सेटअप में अवधारणा सीधे शारीरिक रूप से हाथ से प्रशिक्षित करने के प्रयास से अलग है । methodological स्तर पर-हम ऐसे 3 डी आभासी वास्तविकता के रूप में उंनत प्रौद्योगिकियों सहित एक उपंयास सेटअप परिचय, और कस्टम उपकरणों का निर्माण किया है कि एक प्राकृतिक पर्यावरण की स्थापना में दृश्य और proprioceptive इनपुट जोड़ तोड़ की अनुमति । सुधार प्रस्तावित प्रशिक्षण का उपयोग कर परिणाम प्रदर्शन वास्तविक दुनिया सीखने के लिए महत्वपूर्ण परिणाम है । उदाहरण के लिए, बच्चों को एक तरह से है कि वयस्कों के27,28,29 से अलग है और आदेश में मोटर सीखने का अनुकूलन करने के लिए, बच्चों को अभ्यास की लंबी अवधि की आवश्यकता हो सकती है में संवेदी प्रतिक्रिया का उपयोग करें । हेरफेर संवेदी प्रतिक्रिया के साथ एक साथ CE का उपयोग प्रशिक्षण अवधि को कम हो सकता है. इसके अलावा, खेल कौशल के अधिग्रहण परिष्कृत प्रशिक्षण के इस तरह का उपयोग करने की सुविधा हो सकती है । अंत में, इस तरह के स्ट्रोक के रूप में एकतरफा मोटर घाटे के साथ रोगियों के पुनर्वास के लिए एक नया दृष्टिकोण के विकास के लिए फायदेमंद साबित कर सकते हैं ।
तेल-अवीव विश्वविद्यालय की मानव आचार समिति द्वारा अनुमोदित दिशानिर्देशों के अनुसार निम्नलिखित प्रोटोकॉल का आयोजन किया गया । अध्ययन में 2 प्रयोग शामिल हैं & #8211; एक दृश्य हेरफेर का उपयोग कर, और एक और अंय संयोजन दृश्य proprioceptive संवेदी हेरफेर के साथ । विषयों स्वस्थ थे, सही हाथ (एडिनबर्ग हाथ प्रश्नावली के अनुसार), सामांय दृष्टि और कोई संज्ञानात्मक घाटे या स्नायविक समस्याओं की सूचना के साथ । वे थे ना & #239; ve अध्ययन के प्रयोजन के लिए और अध्ययन में भाग लेने के लिए लिखित सूचित सहमति प्रदान की ।
1. आभासी वास्तविकता पर्यावरण की स्थापना विषयों अपने हाथ आगे और हथेलियों नीचे का सामना करना पड़ के साथ एक कुर्सी में बैठते हैं । असली पर्यावरण के ऑनलाइन दृश्य प्रतिक्रिया प्रदान करने के लिए सिर घुड़सवार विशेष 3 डी कैमरा के साथ आभासी वास्तविकता (वीआर) हेडसेट पर डाल दिया । सुनिश्चित करें कि कैमरे से वीडियो VR हेडसेट में प्रस्तुत किया है । नोट: वीडियो C# codebase कस्टम सॉफ्टवेयर, एक मुक्त स्रोत, क्रॉस-प्लेटफ़ॉर्म 3d रेंडरिंग इंजन के आधार पर बनाया द्वारा प्रस्तुत किया गया है । मोशन-श्री संगत दस्ताने कि प्रत्येक हाथ में व्यक्तिगत उंगली flexure की ऑनलाइन निगरानी की अनुमति संवेदन पर डाल दिया । सुनिश्चित करें कि सॉफ्टवेयर अंतरिक्ष में एक विशिष्ट स्थान में आभासी हाथ एंबेड्स ऐसी है कि विषयों आभासी हाथों को देखते ही जब जगह है जहां उनके असली हाथ आम तौर पर होगा की ओर नीचे देख रहे हैं । पूरे प्रयोग में , सुनिश्चित करें कि सॉफ्टवेयर हाथ दस्ताने द्वारा प्रदान की विंयास रिकॉर्ड । नोट: एंबेडेड वर्चुअल हैंड मूवमेंट C-आधारित अनुप्रयोग प्रोग्राम इंटरफ़ेस (API) का उपयोग करता है एक ही सॉफ़्टवेयर द्वारा नियंत्रित किया जाता है जो उंगलियों & #39; जोड़ों के बीच कोण सहित दस्ताने से नपे कच्चे डेटा और इशारा जानकारी तक पहुंचने के लिए । जगह विषयों & #39; एक विशेष गति नियंत्रण उपकरण में हाथ और पिस्टन के लिए व्यक्तिगत रूप से सही और बाएं उंगलियों का पट्टा । सुनिश्चित करें कि विषय अपने दाहिने हाथ की उंगलियों को अलग से स्थानांतरित कर सकते हैं । नोट: दाहिने हाथ के फिंगर पिस्ते एक सवार को अपने फ्लेक्स की डिग्री के अनुसार एक नापने पर घुमाते हैं । यह बारी में एक मॉड्यूल है कि दाहिने हाथ और शक्तियों मोटर्स के प्रत्येक उंगली पर हर नापने के स्थान पढ़ता है कि पुश/इसी स्थिति के लिए इसी बाएं हाथ उंगली खींचो नियंत्रित करता है । सत्यापित करें कि बाएं हाथ की उंगलियों के स्वैच्छिक आंदोलन विषयों पूछ उनके बाएं हाथ स्थानांतरित करने के लिए जब यह डिवाइस के अंदर स्थित है द्वारा प्रतिबंधित है । नोट: चूंकि केवल सक्रिय (दाएँ) हाथ उंगली आंदोलन मोटर्स को सक्रिय करता है, डिवाइस चालू होने पर स्वैच्छिक बाएँ हाथ की उंगली आंदोलन असंभव है.
2. प्रयोग का आयोजन
नोट: देखें चित्रा १ प्रायोगिक चरणों के लिए. प्रत्येक विषय तीन अनुदेश-मूल्यांकन-ट्रेन-मूल्यांकन प्रायोगिक सत्रों से गुजरा । प्रतिनिधि परिणाम अनुभाग में दिए गए निर्देशों और मूल्यांकन चरणों का ब्यौरा दिया गया है. unपरतला विषय & #39; गति नियंत्रण उपकरण से हाथ. है विषयों एक unimanual 5 अंक उंगली अनुक्रम आंदोलन बार प्रदर्शन के रूप में सही और तेजी से गैर के साथ संभव के रूप में एक पूर्व में प्रशिक्षण हाथ-परिभाषित समय सीमा (जैसे 30 एस) । प्रत्येक व्यक्ति के फिंगर फ्लेक्स कम से ९० डिग्री होना चाहिए । नोट: उंगलियों सूचकांक (1) से छोटी उंगली (4) के लिए गिने जाते हैं और निर्देश एक विशिष्ट 5 अंकों अनुक्रम शामिल हैं. यदि अनुक्रम 4-1-3-2-4 है, तो विषयों को निंन क्रम में अपनी उंगलियां ले जाएं: लिटिल-इंडेक्स-रिंग-मध्य-थोड़ा. के बाद मूल्यांकन (चरण २.२), गति नियंत्रण उपकरण के लिए विषय के हाथों का पट्टा । क्यू आगामी प्रशिक्षण चरण के लिए रोगी एक आत्म में सक्रिय हाथ के साथ उंगली आंदोलनों के अनुक्रम प्रदर्शन करने के लिए गति तरीके से । दोहराएं मूल्यांकन चरणों २.१-२.२ फिर से ।
3. व्यवहार डेटा का विश्लेषण करना और प्रदर्शन लाभ की गणना करना अनुकूलित सॉफ्टवेयर है कि प्रयोगों के दौरान दर्ज की दस्ताने की डेटा फ़ाइलें पढ़ता है, पर क्लिक करें & #39; लोड बाएं हाथ डेटा & #39; और & #39 में बनाई गई फाइलों को चुनें; बायां हाथ कैप्चर & #39; फ़ोल्डर संबंधित विषय के अंतर्गत । नोट: प्री-और पोस्ट-मूल्यांकन के लिए कोई अलग फ़ोल्डर नहीं हैं । फ़ाइल नाम मूल्यांकन चरण पहचान होते हैं । Click & #39; लोड दाहिने हाथ का डाटा & #39; और & #39 में बनाई गई फाइलों को चुनें; राइट हैंड कैप्चर & #39; फ़ोल्डर संबंधित विषय के अंतर्गत । Click & #39; गो & #39; फिर से खेलना और गति ट्रैकिंग दस्ताने में सेंसर से दर्ज डेटा के आधार पर प्रत्येक मूल्यांकन चरण के दौरान आभासी हाथों आंदोलनों कल्पना । प्रत्येक मूल्यांकन कदम और प्रत्येक विषय के लिए अलग से , पूर्ण और सही उंगली अनुक्रम की संख्या गिनती (पी) गैर प्रशिक्षित हाथ के साथ प्रदर्शन किया. नोट: एक उंगली आंदोलन वैध माना जाता है जब समीपस्थ phalange और metacarpal के बीच कोण ९० & #730;. एक 5 अंकों अनुक्रम पूर्ण और सही माना जाता है तभी सभी उंगली आंदोलनों वैध थे । निम्न सूत्र के अनुसार प्रदर्शन लाभ अनुक्रमणिका (G) की गणना करें: जहां P post_training /P pre_training के अनुरूप विषय & #39; s प्रदर्शन (पूर्ण फिंगर अनुक्रम की संख्या) में पद/पूर्व प्रशिक्षण मूल्यांकन चरण क्रमशः
हम एक उपंयास प्रशिक्षण सेटअप का वर्णन और प्रदर्शन कैसे एक वास्तविक दुनिया पर्यावरण में आभासी संवेदी प्रतिक्रिया embedding एक हाथ है कि स्वैच्छिक नियंत्रण में प्रशिक्षित नहीं है में मोटर सीखने का अनुकूलन । दृश्य और proprioceptive: हम दो मोडल में प्रतिक्रिया हेर ।
प्रस्तुत प्रोटोकॉल में कुछ महत्वपूर्ण कदम हैं । VR वातावरण की स्थापना करते समय ध्यान से जुड़ा होना चाहिए कि सबसे पहले, सिस्टम कई अलग घटकों (दस्ताने, vr हेडसेट, कैमरा, और निष्क्रिय आंदोलन डिवाइस) के होते हैं । उस छोर तक, प्रयोगकर्ता को प्रोटोकॉल में वर्णित सटीक क्रम रखना चाहिए और विषयों की सुविधा का सत्यापन करना चाहिए ।
प्रशिक्षण के दौरान दृश्य और proprioceptive हेरफेर के संयोजन के गैर में काफी अधिक प्रदर्शन लाभ शुरू किया हाथ ऐसे अवलोकन17से सीखने के रूप में अंय मौजूदा प्रशिक्षण प्रकार के सापेक्ष प्रशिक्षित, और CE3 के साथ और निष्क्रिय हाथ आंदोलनों के बिना24,25,26।
यह एक खुला सवाल है कि क्या वर्तमान प्रदर्शन में बढ़ाया प्रदर्शन लाभ अंय कार्यों, प्रशिक्षण अवधि, प्रतिक्रिया विधियों या हाथ पहचान (बाएं सक्रिय हाथ, या द्वि-मैनुअल आंदोलनों) के लिए सामांयीकरण । वर्तमान अध्ययन सही-हाथ एक सरल उंगली अनुक्रम कार्य का उपयोग कर विषयों को सीमित किया गया था । इसके अतिरिक्त, वर्तमान सेटअप में proprioception हेरफेर एक अपेक्षाकृत अल्पकालिक प्रशिक्षण के लिए बहुत सीमित आंदोलनों (जैसे फिंगर फ्लेक्स/विस्तार) की अनुमति देता है कि एक प्रणाली पर आधारित है । आगे काम व्यवहार के अंय प्रकार के लिए प्रस्तुत सेटअप की सामांयीकरण स्थापित करने के लिए आवश्यक है ।
वर्तमान सेटअप कई मायनों में बढ़ाया जा सकता है । सबसे पहले, नए प्रकार के मोडलों उदाहरण के लिए जोड़ा जा सकता है, अनुक्रम कार्य के दौरान विभिन्न उंगली आंदोलनों के लिए विभिन्न श्रवण ध्वनियों बाध्यकारी. यह एक ऊपर अर्थ का उपसर्ग-additive प्रभाव है जो आगे अप्रशिक्षित हाथ में सीखने का अनुकूलन करेंगे में परिणाम हो सकता है । दूसरा, प्रणाली के वर्तमान डिजाइन स्वैच्छिक चलती हाथ (वर्तमान विवरण में दाहिने हाथ) और निष्क्रिय जुए हाथ (बाएं हाथ) के बीच एक आसान स्वैप सक्षम बनाता है । भविष्य के अध्ययनों से इस लचीलेपन को भुनाने के लिए कैसे स्थानांतरण के दिशात्मकता की जांच कर सकते है (प्रमुख और गैर के बीच प्रमुख हाथों3) प्रदर्शन लाभ के स्तर को संशोधित जब प्रस्तुत संवेदी जोड़तोड़ का उपयोग कर सकते हैं । अंत में, हम विकसित अद्वितीय वीआर सेटअप अधिक जटिल कार्यों के लिए अनुकूलित किया जा सकता है (के रूप में सरल उंगली अनुक्रम कार्य करने के लिए विरोध किया). ऐसी गेंदों, पिन के रूप में बाहरी वस्तुओं की आभासी सिमुलेशन, और बोर्डों एक अमीर और आकर्षक प्रशिक्षण अनुभव प्रदान करने के लिए वास्तविक वातावरण में एंबेड किया जा सकता है ।
भविष्य के अनुप्रयोगों के लिए के रूप में, इस अध्ययन में वर्णित प्रभाव आसानी से इस तरह के ऊपरी अंग के साथ रोगियों के रूप में नैदानिक आबादी के साथ किया जा सकता है स्वस्थ हाथ से शारीरिक प्रशिक्षण शुरू करने और दृश्य प्रतिक्रिया प्रदान करने के रूप में अगर प्रभावित हाथ है hemiparesis चलती. यह देखते हुए कि प्रभावित अंग के स्वैच्छिक नियंत्रण ऐसी आबादी में सीमित है, इस प्रशिक्षण योजना प्रभावित हाथ की प्रत्यक्ष भौतिक चिकित्सा की चुनौतियों को दरकिनार करने की क्षमता है और शायद बेहतर वसूली दरों में जिसके परिणामस्वरूप30 ,31. यह दृष्टिकोण, परस्पर शिक्षा और दर्पण चिकित्सा की घटना का दोहन, साथ में अच्छी तरह से स्थापित पुनर्वास कार्यों, पहले नैदानिक रोगियों में परीक्षण नहीं किया गया है और एक अधिक कुशल पुनर्वास प्रदान करने के लिए क्षमता है शासन. अंत में, के बाद से इस सेटअप आंशिक रूप से श्री संगत है, यह पूरे मस्तिष्क कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (fMRI) के उपयोग में सक्षम बनाता है प्रासंगिक तंत्रिका सर्किट इस तरह के प्रशिक्षण के दौरान लगे12जांच ।
The authors have nothing to disclose.
इस अध्ययन की योजना और बजट समिति और इसराइल विज्ञान फाउंडेशन (अनुदान no. 51/11), और इसराइल विज्ञान फाउंडेशन (अनुदान नहीं 1771/13 और 2043/13) (R.M.) के I-कोर कार्यक्रम द्वारा समर्थित किया गया था; तंत्रिका विज्ञान अनुसंधान के लिए योसेफ सगोल छात्रवृत्ति, इज़राइली अनुसंधान के लिए इजरायल के राष्ट्रपति मानद छात्रवृत्ति, और तंत्रिका विज्ञान फैलोशिप (O.O.) के सगोल स्कूल । funders अध्ययन डिजाइन, डेटा संग्रह और विश्लेषण, प्रकाशित करने का निर्णय, या पांडुलिपि की तैयारी में कोई भूमिका नहीं थी । लेखक ई. कगन और एक. हाकीम डेटा अधिग्रहण, लिही सदेह और यूवल Wilchfort के साथ फिल्माने और सेटअप के साथ मदद के लिए धंयवाद, और ओ लेवी और Y. सिमान–टेक प्रणाली से टव निष्क्रिय आंदोलन डिवाइस तक पहुंच प्रदान करने के लिए ।
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