18 settembre 2017
Descriviamo un'impostazione basata romanzo di realtà virtuale che sfrutta il controllo volontario di una mano per migliorare le prestazioni del motore-abilità in altra mano (non qualificato). Ciò si ottiene fornendo feedback sensoriale basato sul movimento in tempo reale, come se la mano non addestrato è in movimento. Questo nuovo approccio può essere utilizzato per migliorare la riabilitazione di pazienti con emiparesi unilaterale.
L'obiettivo generale di questo set-up di allenamento che utilizza la realtà virtuale è quello di aumentare i guadagni delle prestazioni su una semplice abilità motoria di un arto in assenza del suo movimento fisico volontario. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo dell'apprendimento delle abilità motorie, come il ruolo della percezione sensoriale nell'acquisizione delle abilità. Il vantaggio principale di questa tecnica è che consente il pieno controllo degli input visivi e propriocettivi durante l'allenamento.
Le implicazioni di questa tecnica possono estendersi alla terapia dell'emiparesi degli arti superiori perché il controllo della mano sana viene utilizzato per allenare la mano colpita. A dimostrare la procedura sarà Shiri, un'assistente di ricerca del mio laboratorio. Inizia scortando il soggetto alla sedia di prova.
E falli sedere con le mani in avanti e i palmi rivolti verso il basso. Posiziona il visore per realtà virtuale o VR con la fotocamera 3D montata sulla testa sul soggetto per fornire un feedback visivo online dell'ambiente reale. Assicurati che il video della fotocamera sia presentato nel visore VR.
Successivamente, posiziona guanti compatibili con la risonanza magnetica con rilevamento del movimento sulle mani del soggetto che consentono il monitoraggio online della flessione delle singole dita in ciascuna mano. Assicurati che il soggetto veda solo le mani virtuali quando guarda in basso verso la posizione in cui si troverebbero le sue mani reali. Quindi posizionare le mani del soggetto in un dispositivo di controllo del movimento specializzato e legare le dita destra e sinistra individualmente ai pistoni.
Assicurati che i soggetti possano muovere le dita della mano destra separatamente. Infine, verificare che il movimento volontario delle dita della mano sinistra sia limitato chiedendo ai soggetti di muovere la mano sinistra mentre si trova all'interno del dispositivo. Inizia slegando le mani del soggetto dal dispositivo di controllo del movimento.
Quindi chiedi ai soggetti di eseguire un movimento unimanuale della sequenza di dita a cinque cifre ripetutamente nel modo più accurato e rapido possibile con la mano non allenata per 30 secondi. Quindi, legare le mani del soggetto al dispositivo di controllo del movimento. Quindi avvia il soggetto alla fase di allenamento imminente per eseguire la sequenza di movimenti delle dita con la mano attiva in modo autonomo.
Dopo la valutazione, analizzare i dati in un software personalizzato che registra la configurazione della mano dai guanti durante l'esperimento. Fare clic su File sessione sinistra e scegliere i file creati nella cartella di acquisizione a sinistra sotto l'oggetto pertinente. Quindi fare clic su File di diritto di sessione e scegliere i file creati nella cartella di acquisizione a destra sotto l'oggetto pertinente.
Quindi, fare clic su Riproduci sessione per riprodurre e visualizzare i movimenti virtuali della mano durante ogni fase di valutazione in base ai dati registrati dai sensori nel guanto di rilevamento del movimento. Infine, per ogni fase di valutazione e per ogni soggetto separatamente, contare il numero di sequenze di dita complete e corrette eseguite con la mano non allenata e quindi calcolare l'indice di miglioramento delle prestazioni. I guadagni delle prestazioni della mano sinistra dopo l'allenamento nell'educazione incrociata o CE, e la condizione di manipolazione visiva, erano significativamente più alti rispetto ai guadagni ottenuti dopo l'allenamento con l'osservazione della mano sinistra, o dopo l'allenamento della mano destra con feedback visivo congruente che è la forma tradizionale di CE.In un altro gruppo di soggetti sani in cui sono stati implementati tre tipi di allenamento, I risultati hanno indicato che l'aggiunta del movimento passivo del dito della mano sinistra alla manipolazione visiva ha prodotto i più alti guadagni di prestazioni della mano sinistra che erano significativamente superiori ai guadagni di prestazioni dopo la sola manipolazione visiva.
Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in circa 20 minuti se eseguita correttamente. Durante il tentativo di questa procedura, è importante prevedere pause adeguate tra le sessioni di allenamento. Poiché i guanti e il set-up sono compatibili con la risonanza magnetica, questa procedura può essere eseguita all'interno di uno scanner MRI per rispondere a ulteriori domande sui meccanismi neurologici sottostanti coinvolti.
Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori nel campo dell'apprendimento delle abilità motorie per esplorare le manipolazioni degli input sensoriali, sia visivi che propriocettivi, nel processo di acquisizione delle abilità. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come allenare un arto in assenza del suo movimento fisico volontario. Non dimenticare che lavorare con un dispositivo di movimento passivo può essere faticoso, quindi dovrebbero essere previste delle pause durante l'allenamento.
Questo studio introduce una nuova configurazione di realtà virtuale che migliora le prestazioni delle abilità motorie in una mano non addestrata attraverso il controllo volontario dell'altra mano. Fornendo feedback sensoriale in tempo reale, questo metodo può aiutare significativamente nella riabilitazione dei pazienti con emiparesi unilaterale.
Translational neuroscience and rehabilitation R&D increasingly require methods that enable motor skill acquisition when voluntary movement is impaired. This VR-based protocol provides a controlled platform for manipulating sensory feedback, supporting mechanistic de-risking and predictive confidence in early-stage therapeutic hypothesis testing. The approach is positioned to inform portfolio decisions in neurorehabilitation and device-enabled intervention pipelines.
This VR-based sensory manipulation protocol integrates into the discovery-to-preclinical continuum for neurorehabilitation and device-enabled therapy development.