Kognitiiviset proteesit parantavat otetta ja kurkotusta SCI:n jälkeen

Selkäydinvamma (SCI) kohdunkaulan tasolla heikentää käden toimintaa ja vaarantaa vakavasti päivittäisten toimintojen suorittamisen. Fyysinen kuntoutusprosessi vaatii osallistujalta sitoutumista saavuttaakseen merkityksellisiä hyötyjä toiminnassa. Kognitiivisesti mukaansatempaavat kuntoutusmenetelmät voivat helpottaa suurempaa sitoutumista harjoituksiin ja parantaa liikeoppimista.

Tutkijat ehdottavat, että kehitetään innovatiivisia alustoja, jotka hyödyntävät virtuaalitodellisuutta (VR) ja instrumentoituja puettavia laitteita, jotka parantavat kognitiivisia tekijöitä käden ottamisen ja ulottuvuuden motorisessa oppimisessa SCI:n jälkeen. Näitä tekijöitä ovat suurempi tahdontuntemus tai hallinnan käsitys ja moniaistiinen palaute. Toimivuuden tunne liittyy parempaan liikkeenhallintaan, ja erilaiset sensoriset palautemenetelmät (visuaalinen, ääni ja haptinen) ovat osoittautuneet tehokkaiksi liikeharjoittelussa. Näitä tekijöitä ei kuitenkaan oteta hyvin huomioon perinteisissä fysioterapiamenetelmissä.

Tutkijat ovat kehittäneet kaksi uutta kognitiiviseen pohjaan perustuvaa alustaa tartunta- ja ulottuvuuden parantamiseksi ja ehdottavat kunkin alustan testaamista veteraaneille, joilla on krooninen SCI kohdunkaulan tasolla.

Tavoite 1 tutkii, kuinka "kognitio"-käsine voi parantaa toiminnallista otetta. Tämä käsine sisältää voima- ja taipuisuusantureita, jotka antavat syötteitä koneoppimisalgoritmille, joka on koulutettu ennustamaan, milloin varma ote saavutetaan. Käsine varoittaa käyttäjää turvallisesta otosta sisäänrakennettujen sensorimoduulien kautta, jotka tarjoavat visuaalista (LED), ääni (piippaus) ja kosketuspalautetta (värähtely). Koulutuksen aikana palautetta annetaan vähitellen lyhyemmillä aikaväleillä, jotta asteittain saadaan aikaan tahdonvoimaa, joka perustuu neurotieteen periaatteeseen "tahallinen sitominen". Tämä periaate viittaa siihen, että suuremmalla tahdonvoimalla havaitaan, että heidän toimintansa (eli varma ote) liittyy ajallisesti enemmän aistilliseen seuraukseen (eli käsinepalautteeseen). Käsine on käyttövalmis, ja se on nyt yhteensopiva räätälöityjen VR-sovellusten kanssa, jotta se tarjoaa parannettua aistinvaraista palautetta mukaansatempaavien ja räätälöityjen visuaalisten ja äänihälytysten avulla. Tutkijat olettavat, että tehostettu palaute VR:ssä tuottaa jopa suurempia parannuksia tarttumissuorituskykyyn kuin pelkkä sisäänrakennettu palaute.

Tavoite 2 tutkii, kuinka SCI:tä sairastavat veteraanit voivat oppia paremman käsivarren lihasten hallinnan virtuaalisen kurottamisen aikana, kun he käyttävät "sensorista" tukea, joka tarjoaa isometrisen vastuksen yhdelle käsivarrelle, mikä saa aikaan elektromyografia (EMG) -kuvioita, jotka voivat ohjata virtuaalista käsivartta. Henkilö saa harjoittelun aikana visuaalista palautetta VR:stä ja lihasjänteiden haptista palautetta ahdista. Jännestimulaatio voi saada aikaan liiketuntemuksia, jotka moduloivat lihasten aktivaatiomalleja. VR-palaute antaa tietoisia liikeharjoitteluvihjeitä, kun taas värähtelypalaute saa alitajuisesti esiin selkeämpiä EMG-kuvioita klusterianalyysin perusteella. Tutkijat olettavat, että erillisten EMG-kuvioiden edistäminen, joka saavutetaan maksimoimalla klusterien väliset etäisyydet, parantaa kosketus-touch-tehtävän suorituskykyä.

Tärkeää on, että konsepti kognitiivisen toimivuuden vahvistamisesta ja liikkeen oppimisesta puettavan teknologian, monisensorisen palautteen ja virtuaalitodellisuuden avulla fyysisen harjoittelun aikana on sovellettavissa kaikkiin hermo-lihasvamman muotoihin, mukaan lukien aivohalvaus ja traumaattinen aivovamma SCI:n lisäksi.