روبوت هوائي ناعم يعدل مقاييس نظرية الرسم البياني لشبكة الدماغ لإعادة تأهيل اليد بعد السكتة الدماغية

درسنا جدوى روبوت هوائي ناعم قابل للبرمجة في تعديل ديناميكيات شبكات الدماغ لدى الأشخاص الذين يعانون من سكتة دماغية. تستخدم أنماط متنوعة لتفاعل الإنسان والروبوت وتحليل نظرية الرسوم البيانية المعتمدة على fNIRS. للبدء، شغل النظام الآلي ووصل كابلين طاقة مضخة الهواء بمقبس الطاقة والقفاز الهوائي الناعم.

ساعد المشارك في ارتداء الروبوت الهوائي الناعم على اليد المأثرة، لضمان تثبيت أمان حول راحة اليد والأصابع. ثبت الروبوت باستخدام حزام الفيلكرو، ووضعه بإحكام من الجانب الظهري للإبهام إلى الجانب العلوي على جانب الكف. الآن اختر الوضع المناسب للتضخم/الانكماش على واجهة التحكم.

تأكد من إعدادات المعلمات دون التسبب في إزعاج للمشارك. استخدم نظام المطيافية الوظيفي الموجي المستمر القريب من الأشعة تحت الحمراء لتسجيل البيانات من جميع المشاركين. تصدر ضوئيا قريبا من الأشعة تحت الحمراء بأطوال موجية 690 نانومتر و830 نانومتر لاختراق من سنتيمترين إلى ثلاثة سنتيمترات تحت قشرة المخ بتردد أخذ عينات يبلغ 100 هرتز.

الآن اختر غطاء مطيافية وظيفي بحجم مناسب للأشعة تحت الحمراء القريبة. ضع ملصق رقم المستشعر قليلا فوق مركز الجبهة ومحاذاة أوبتود FpZ وCz لنظام تخطيط كهربائي الدماغ 10-20. ثبت الكواشف ومصادر الضوء باستخدام رباط رأس مرن لضمان التلامس الأمثل مع الجلد.

أمر المشارك بالبقاء في حالة هادئة ومسترخية ورأسه ساكنا وعيناه مفتوحتان أثناء جمع البيانات. قبل بدء جمع البيانات الرسمي، طلب من المشارك أن يرتاح بهدوء لمدة دقيقتين دون أن يغفو. اختر بروتوكول التجربة من واجهة البرمجيات على الكمبيوتر المتصلة بنظام التحليل الطيفي الوظيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة.

قم بمعايرة الإشارة لتقليل تسرب الضوء، مستهدفا قوة إشارة تصل إلى 75٪ أو أكثر مع أقل ضوضاء. إذا فشل المعايرة، قم بضبط وضع المستشعر وقم بإعادة المعايرة. تحتوي حساسات الأوبتود على صمامات ثنائية تصدر الضوء وكواشف ضوئية مصممة لإصدار واكتشاف الضوء تحت الأحمر القريب عند أطوال موجية محددة.

من خلال واجهة البرنامج، ابدأ تسجيل بيانات قشرة الدماغ مع توجيه المشارك للبقاء مسترخيا وتجنب تحريك رأسه. ابدأ المهمة التجريبية بعد التسلسل العشوائي وجمع البيانات بشكل مستمر عن الأكسجة الدماغية والديناميكا الدموية. بمجرد الانتهاء من المهمة، توقف جمع البيانات وحفظ البيانات التجريبية المسجلة بأمان.

ثم أنشئ خرائط تنشيط ثلاثية الأبعاد للدماغ من خلال تصور التغيرات في تركيز الأوكسيهيموغلوبين عبر مناطق الدماغ. استخدم المعالم التشريحية والنظام الدولي 10-20 لإسقاط قنوات التحليل الطيفي الوظيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة على المناطق الدماغية المقابلة. وأخيرا، استخرج مقاييس نظرية الرسوم البيانية، بما في ذلك معامل التجميع، متوسط طول المسار، مؤشر العالم الصغير، الكفاءة العالمية، مركزية الدرجة، ومركزية المتجه الذاتي من مصفوفات الاتصال الوظيفي المستمدة من بيانات المطيافية الوظيفية الدقيقة للأشعة تحت الحمراء.

تم تسجيل ما مجموعه 10 أشخاص مصابين بالسكتة الدماغية في الدراسة وخضعوا لتقييم حالة الراحة، والعلاج الروبوتي ببطء، والعلاج الروبوتي السريع بترتيب عشوائي. بعد التفاعل مع الروبوت الهوائي الناعم، لوحظت تحسينات كبيرة في معامل التجميع، وطول المسار المتوسط، والكفاءة العالمية، بينما لم يتغير مؤشر العالم الصغير، مركزية الدرجة، ومركزية المتجه الذاتي بشكل كبير. يعدل العلاج الروبوتي الناعم بشكل فعال التنظيم الطوبولوجي لشبكة الدماغ الموزعة من حيث معامل التجميع، ومتوسط طول المسار، والكفاءة العالمية.

تؤكد هذه النتائج على إمكانات التدخل الروبوتي الناعم النظري لتعزيز الاتصال العصبي وتسهيل إعادة تنظيم شبكات الدماغ في إعادة تأهيل السكتة الدماغية. نجد أن التدخلات التأهيلية المدعومة بالروبوتات تعزز النتائج الوظيفية للناجين من السكتة الدماغية. يجب أن تدمج هذه التقنيات المتقدمة في التصوير العصبي والتقنيات الحاسوبية لتخصيص التدخلات وفقا للملفات العصبية الفسيولوجية للمرضى.