基于认知的假肢改善 SCI 后的抓握和伸手

颈椎水平的脊髓损伤 (SCI) 会损害手部功能，严重影响日常生活活动的表现。 身体康复过程需要参与者的承诺，以实现有意义的功能增益。 认知参与的康复方法可以促进对练习和改进运动学习的更大承诺。

研究人员建议开发利用虚拟现实 (VR) 和仪器化可穿戴设备的创新平台，以增强 SCI 后手抓握和伸手动作学习过程中的认知因素。 这些因素包括更强的代理感或控制感，以及多感官反馈。 代理感与更好的运动控制有关，并且各种感官反馈方式（视觉、听觉和触觉）在运动训练中被证明是有效的。 然而，传统的物理治疗方法并未充分考虑这些因素。

研究人员开发了两种新的基于认知的平台，用于恢复抓握和伸展功能，并建议在患有慢性 SCI 的退伍军人颈椎水平测试每个平台。

目标 1 将研究“认知”手套如何改善功能性抓握。 这款手套包括力和弯曲传感器，可为经过训练的机器学习算法提供输入，以预测何时可以安全抓握。 手套通过提供视觉 (LED)、音频（蜂鸣器）和触觉（振动器）反馈的板载感官模块提醒用户安全抓握。 在训练过程中，反馈以逐渐缩短的时间间隔提供，以根据“有意绑定”的神经科学原理逐步诱导代理。 这一原则表明，随着更大的代理，人们会感知到他们的行为（即安全抓握）在时间上与感官结果（即手套反馈）的耦合度更高。 这款手套可供用户使用，现在与定制的 VR 应用程序兼容，可通过引人入胜的定制视觉和声音警报提供增强的感官反馈。 研究人员假设，与单独的机载反馈相比，VR 中增强的反馈将在抓握性能方面产生更大的改进。

目标 2 将研究患有 SCI 的退伍军人如何在虚拟伸手过程中学习更好的手臂肌肉控制，同时使用“感觉”支架为一只手臂提供等长阻力以引发可以驱动虚拟手臂的肌电图 (EMG) 模式。 在训练期间，人会收到来自 VR 的视觉反馈和来自支架的肌腱触觉反馈。 肌腱刺激可以引发调节肌肉激活模式的运动感觉。 VR 反馈将提供有意识的运动训练线索，而振动反馈将根据聚类分析下意识地引发更多不同的 EMG 模式。 研究人员假设，通过最大化簇间距离来促进不同的 EMG 模式，将提高触摸任务的性能。

重要的是，在体育训练期间使用可穿戴技术、多感官反馈和虚拟现实加强认知代理和运动学习的概念将适用于所有形式的神经肌肉损伤，包括中风和创伤性脑损伤以及 SCI。