Kognitív alapú protézisek az SCI utáni megfogás és az elérés javítására

A nyaki gerincvelő-sérülés (SCI) rontja a kézműködést, és súlyosan veszélyezteti a mindennapi tevékenységek végzését. A fizikai rehabilitációs folyamat megköveteli a résztvevő elkötelezettségét a funkció jelentős javulása érdekében. A kognitívan vonzó rehabilitációs megközelítések elősegíthetik a gyakorlat iránti nagyobb elkötelezettséget és a jobb mozgástanulást.

A kutatók olyan innovatív platformok kifejlesztését javasolják, amelyek virtuális valóságot (VR) és műszeres hordható eszközöket használnak, amelyek javítják a kognitív tényezőket a kézfogás és az elérés motoros tanulása során az SCI után. Ezek a tényezők magukban foglalják az önrendelkezés nagyobb érzetét vagy az irányítás észlelését, valamint a több érzékszervi visszacsatolást. Az ügynökség érzése a nagyobb mozgásszabályozásban rejlik, és a különböző szenzoros visszacsatolási módok (vizuális, hangos és tapintható) hatékonynak bizonyultak a mozgásképzésben. Ezeket a tényezőket azonban nem veszik figyelembe a hagyományos fizikoterápiás megközelítések.

A kutatók két új, kognitív alapú platformot fejlesztettek ki a megfogási és elérési funkció helyreállítására, és azt javasolják, hogy mindegyik platformot teszteljék a krónikus SCI-ben szenvedő veteránoknál a nyaki szinten.

Az 1. cél azt vizsgálja, hogy a „kogníciós” kesztyű hogyan javíthatja a funkcionális fogást. Ez a kesztyű erő- és hajlításérzékelőket tartalmaz, amelyek bemeneteket biztosítanak a gépi tanulási algoritmushoz, amely arra van kiképezve, hogy előre jelezze, mikor érhető el a biztonságos fogás. A kesztyű a fedélzeti szenzoros modulokon keresztül figyelmezteti a felhasználót a biztonságos megfogásra, amely vizuális (LED), hangjelzést (csipogó) és tapintható (vibrátor) visszajelzést biztosít. A képzés során a visszacsatolás fokozatosan rövidebb időközönként történik, hogy fokozatosan indukálják a cselekvést a „szándékos kötődés” idegtudományi elve alapján. Ez az elv azt sugallja, hogy nagyobb cselekvéssel az ember úgy érzékeli, hogy cselekvésük (azaz a biztos megfogás) időben jobban kapcsolódik egy szenzoros következményhez (azaz a kesztyűs visszacsatoláshoz). A kesztyű készen áll a felhasználóra, és immáron kompatibilis a testreszabott VR-alkalmazásokkal, hogy fokozott szenzoros visszacsatolást biztosítson magával ragadó és testreszabott vizuális és hangjelzésekkel. A kutatók azt feltételezik, hogy a VR fokozott visszacsatolása még nagyobb javulást eredményez a megfogási teljesítményben, mint önmagában.

A 2. cél azt vizsgálja, hogy az SCI-vel rendelkező veteránok hogyan tanulhatják meg a kar izomzatának jobb irányítását a virtuális elérés során, miközben olyan „szenzoros” merevítőt használnak, amely izometrikus ellenállást biztosít az egyik karnak, hogy elektromiográfiás (EMG) mintákat idézzenek elő, amelyek képesek egy virtuális kart irányítani. Az edzés során a személy vizuális visszajelzést kap a VR-től és izom-ín-érintkezési visszajelzést a merevítőtől. Az ínstimuláció olyan mozgásérzéseket válthat ki, amelyek módosítják az izomaktivációs mintákat. A VR visszacsatolás tudatos mozgástréning jelzéseket ad, míg a vibrációs visszacsatolás a klaszteranalízis alapján tudat alatt jobban megkülönböztethető EMG-mintákat vált ki. A kutatók azt feltételezik, hogy a különböző EMG-minták előmozdítása, amelyet a klaszterek közötti távolságok maximalizálásával érnek el, javítani fogja az érintés-érintéses feladat teljesítményét.

Fontos, hogy a kognitív ügynökség megerősítésének és a mozgástanulásnak a viselhető technológiával, a multi-szenzoros visszacsatolásokkal és a fizikai edzés során a virtuális valósággal történő erősítésének koncepciója alkalmazható lesz a neuromuszkuláris károsodás minden formájára, beleértve az SCI mellett a stroke-ot és a traumás agysérülést is.