SCI 후 파악 및 도달을 개선하기 위한 인지 기반 보철

자궁 경부 수준의 척수 손상(SCI)은 손 기능을 손상시켜 일상 생활 활동의 성능을 심각하게 손상시킵니다. 신체적 재활 과정은 의미 있는 기능 향상을 달성하기 위해 참가자의 노력이 필요합니다. 인지적으로 참여하는 재활 접근법은 연습에 대한 더 큰 헌신과 개선된 동작 학습을 촉진할 수 있습니다.

수사관들은 가상 현실(VR)을 활용하는 혁신적인 플랫폼과 SCI 후 손 잡기 및 도달의 운동 학습 중에 인지 요소를 향상시키는 계측 웨어러블을 개발할 것을 제안합니다. 이러한 요소에는 대행사 감각 또는 제어 인식 및 다중 감각 피드백이 포함됩니다. 대행사 감각은 더 큰 움직임 제어와 관련이 있으며 다양한 감각 피드백 양식(시각, 청각 및 촉각)이 움직임 훈련에 효과적인 것으로 입증되었습니다. 그러나 이러한 요소는 전통적인 물리 치료 접근 방식에서는 잘 고려되지 않습니다.

연구자들은 파악 및 도달 기능을 재활하기 위한 두 개의 새로운 인지 기반 플랫폼을 개발했으며 자궁 경부 수준에서 만성 SCI가 있는 재향 군인의 각 플랫폼을 테스트할 것을 제안합니다.

목표 1은 "인지" 장갑이 기능적 파악을 어떻게 향상시킬 수 있는지 조사할 것입니다. 이 장갑에는 언제 안전하게 잡을 수 있는지 예측하도록 훈련된 기계 학습 알고리즘에 입력을 제공하는 힘 및 플렉스 센서가 포함되어 있습니다. 장갑은 시각적(LED), 오디오(비퍼) 및 촉각(진동기) 피드백을 제공하는 온보드 감각 모듈을 통해 사용자에게 안전한 파악을 경고합니다. 훈련 중에는 '의도적 결합'이라는 신경과학 원리에 따라 점진적으로 에이전시를 유도하기 위해 점진적으로 더 짧은 시간 간격으로 피드백이 제공됩니다. 이 원칙은 대행사가 클수록 자신의 행동(즉, 안전한 잡기)이 시간에 따라 감각 결과(즉, 장갑 피드백)와 더 결합되어 있음을 인식한다는 것을 시사합니다. 장갑은 사용자 준비가 되어 있으며 이제 맞춤형 VR 응용 프로그램과 호환되어 매력적이고 맞춤형 시각 및 청각 경고를 통해 향상된 감각 피드백을 제공합니다. 연구자들은 VR의 향상된 피드백이 온보드 피드백만 있는 것보다 파악 성능을 훨씬 더 향상시킬 것이라고 가정합니다.

목표 2는 가상 팔을 구동할 수 있는 근전도(EMG) 패턴을 도출하기 위해 한쪽 팔에 등척성 저항을 제공하는 "감각" 버팀대를 사용하는 동안 SCI가 있는 재향군인이 가상 도달 중에 더 큰 팔 근육 제어를 배울 수 있는 방법을 조사할 것입니다. 사람은 VR에서 시각적 피드백을 받고 훈련 중 버팀대에서 근육 힘줄 햅틱 피드백을 받습니다. 힘줄 자극은 근육 활성화 패턴을 조절하는 움직임 감각을 유도할 수 있습니다. VR 피드백은 의식적인 움직임 훈련 단서를 제공하고 진동 피드백은 클러스터 분석을 기반으로 무의식적으로 더 뚜렷한 EMG 패턴을 이끌어냅니다. 조사관은 클러스터 간 거리를 최대화하여 달성된 고유한 EMG 패턴의 촉진이 닿기 작업의 성능을 향상시킬 것이라고 가정합니다.

중요한 것은 신체 훈련 중 웨어러블 기술, 다중 감각 피드백 및 가상 현실을 사용하여 인지 기관을 강화하고 움직임을 학습한다는 개념이 SCI 외에도 뇌졸중 및 외상성 뇌 손상을 포함한 모든 형태의 신경근 손상에 적용될 수 있다는 것입니다.