SCI後の把握と到達を改善するための認知ベースの補綴物

頸部レベルでの脊髄損傷 (SCI) は、手の機能を著しく損ない、日常生活動作のパフォーマンスを著しく低下させます。 物理的なリハビリテーション プロセスでは、参加者が有意義な機能の向上を達成することを約束する必要があります。 認知的に関与するリハビリテーションアプローチは、練習へのより大きなコミットメントと改善された運動学習を促進することができます.

研究者らは、仮想現実 (VR) を利用する革新的なプラットフォームと、SCI 後の手の握りと手の届く範囲の運動学習中に認知因子を強化する計装ウェアラブルを開発することを提案しています。 これらの要因には、エージェンシーのより大きな感覚、またはコントロールの知覚、および多感覚フィードバックが含まれます。 エージェンシーの感覚はより優れた運動制御に関与しており、さまざまな感覚フィードバック様式 (視覚、聴覚、および触覚) が運動トレーニングに効果的であることが証明されています。 しかし、これらの要因は、従来の理学療法のアプローチでは十分に考慮されていません。

研究者らは、把握機能とリーチ機能をリハビリするための 2 つの新しい認知ベースのプラットフォームを開発し、頸部レベルで慢性 SCI を持つ退役軍人で各プラットフォームをテストすることを提案しています。

目的 1 では、「認知」グローブが機能的把握をどのように改善するかを調査します。 このグローブには力センサーと屈曲センサーが含まれており、安全な把持が達成されるタイミングを予測するようにトレーニングされた機械学習アルゴリズムに入力を提供します。 グローブは、視覚 (LED)、音声 (ビープ音)、および触覚 (バイブレーター) フィードバックを提供するオンボードの感覚モジュールを通じて、ユーザーに安全な把持を警告します。 トレーニング中、フィードバックは徐々に短い時間間隔で提供され、神経科学の「意図的な結合」の原則に基づいてエージェントを徐々に誘導します。 この原則は、主体性が高いほど、自分の行動 (つまり、しっかりとつかむ) が感覚的な結果 (つまり、手袋のフィードバック) と時間的に結びついていることを知覚することを示唆しています。 このグローブはすぐに使用でき、カスタマイズされた VR アプリケーションと互換性があり、魅力的でカスタマイズされたビジュアルとサウンドのアラートを通じて感覚フィードバックを強化します。 研究者は、VR で強化されたフィードバックが、搭載されたフィードバックだけよりも把握パフォーマンスをさらに向上させるという仮説を立てています。

目的 2 は、脊髄損傷の退役軍人が、バーチャル アームを駆動できる筋電図 (EMG) パターンを誘発するために片腕に等尺性抵抗を提供する「感覚」ブレースを使用しながら、バーチャル リーチ中に腕の筋肉制御をどのように学習するかを調査します。 人は、トレーニング中に VR から視覚的なフィードバックを受け取り、装具から筋腱の触覚フィードバックを受け取ります。 腱の刺激は、筋肉の活性化パターンを調節する運動感覚を引き出すことができます。 VR フィードバックは意識的な運動トレーニングの手がかりを提供し、振動フィードバックはクラスター分析に基づいてより明確な EMG パターンを無意識のうちに引き出します。 研究者は、クラスター間距離を最大化することによって達成される明確なEMGパターンの促進が、リーチツータッチタスクのパフォーマンスを向上させるという仮説を立てています.

重要なことは、ウェアラブル技術、多感覚フィードバック、および物理的なトレーニング中の仮想現実を使用した認知エージェンシーの強化と動きの学習の概念は、SCI に加えて脳卒中および外傷性脳損傷を含むあらゆる形態の神経筋障害に適用できることです。