Wykorzystanie wirtualnej rzeczywistości do przenoszenia wiedzy o umiejętnościach motorycznych z jednej ręki do drugiej

Opisujemy nowatorską konfigurację opartą na wirtualnej rzeczywistości, która wykorzystuje dobrowolną kontrolę jednej ręki do poprawy zdolności motorycznych drugiej (niewytrenowanej) ręki. Osiąga się to poprzez dostarczanie sensorycznych informacji zwrotnych w czasie rzeczywistym opartych na ruchu, tak jakby niewytrenowana ręka się poruszała. To nowe podejście może być wykorzystane do usprawnienia rehabilitacji pacjentów z jednostronnym niedowładem połowiczym.

Ogólnym celem tej konfiguracji treningowej wykorzystującej rzeczywistość wirtualną jest zwiększenie przyrostu wydajności prostej umiejętności motorycznej kończyny przy braku jej dobrowolnego ruchu fizycznego. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie uczenia się umiejętności motorycznych, takie jak rola percepcji sensorycznej w nabywaniu umiejętności. Główną zaletą tej techniki jest to, że pozwala na pełną kontrolę bodźców wzrokowych i proprioceptywnych podczas treningu.

Implikacje tej techniki mogą rozciągać się na terapię niedowładu połowiczego kończyny górnej, ponieważ kontrola zdrowej ręki jest wykorzystywana do treningu chorej ręki. Procedurę zademonstruje Shiri, asystentka naukowa z mojego laboratorium. Rozpocznij od odprowadzenia osoby badanej do fotela testowego.

I niech usiądą z rękami wysuniętymi do przodu i dłońmi skierowanymi w dół. Umieść gogle wirtualnej rzeczywistości lub VR z kamerą 3D zamontowaną na głowie na obiekcie, aby zapewnić wizualną informację zwrotną online o rzeczywistym środowisku. Upewnij się, że obraz z kamery jest prezentowany w goglach VR.

Następnie umieść na dłoniach osoby badanej rękawice kompatybilne z rezonansem magnetycznym z czujnikiem ruchu, które umożliwiają monitorowanie online indywidualnego zgięcia palców w każdej ręce. Upewnij się, że osoba badana widzi wirtualne wskazówki tylko wtedy, gdy patrzy w dół, w miejscu, w którym znajdowałyby się jej prawdziwe ręce. Następnie umieść dłonie badanego w specjalistycznym urządzeniu do sterowania ruchem i przymocuj prawy i lewy palec indywidualnie do tłoków.

Upewnij się, że fotografowane osoby mogą oddzielnie poruszać palcami prawej ręki. Na koniec sprawdź, czy dobrowolne ruchy palców lewej ręki są ograniczone, prosząc badanych o poruszanie lewą ręką, gdy znajduje się ona wewnątrz urządzenia. Zacznij od odpięcia rąk fotografowanej osoby od urządzenia sterującego ruchem.

Następnie poproś badanych, aby przez 30 sekund wykonywali jednomanualną pięciocyfrową sekwencję palców wielokrotnie, tak dokładnie i szybko, jak to możliwe, ręką nietrenującą. Następnie przymocuj ręce badanego do urządzenia sterującego ruchem. Następnie skieruj osobę badaną do nadchodzącego etapu treningu, aby wykonać sekwencję ruchów palców aktywną ręką w sposób we własnym tempie.

Po ocenie przeanalizuj dane w dostosowanym oprogramowaniu, które rejestruje konfigurację dłoni z rękawic podczas eksperymentu. Kliknij opcję Plik po lewej stronie sesji i wybierz pliki utworzone w folderze przechwytywania po lewej stronie pod odpowiednim tematem. Następnie kliknij Plik prawej sesji i wybierz pliki utworzone w folderze przechwytywania po prawej stronie pod odpowiednim tematem.

Następnie kliknij przycisk Odtwórz sesję, aby odtworzyć i zobrazować ruchy wirtualnej ręki podczas każdego etapu oceny na podstawie danych zarejestrowanych z czujników w rękawicy śledzącej ruch. Na koniec dla każdego etapu oceny i każdego badanych z osobna, policz liczbę pełnych i prawidłowych sekwencji palców wykonanych niewytrenowaną ręką, a następnie oblicz wskaźnik przyrostu wydajności. Wzrost wydajności lewej ręki po treningu w edukacji krzyżowej lub CE oraz w stanie manipulacji wzrokowej był znacznie wyższy w stosunku do przyrostów uzyskanych po treningu przez obserwację lewej ręki lub po treningu prawej ręki z kongruentnym wizualnym sprzężeniem zwrotnym, które jest tradycyjną formą CE.In innym zestawem zdrowych osób, w którym wdrożono trzy typy treningu, Wyniki wskazały, że dodanie pasywnych ruchów palcami lewej ręki do manipulacji wizualnej dało najwyższy wzrost wydajności lewej ręki, który był znacznie wyższy niż wzrost wydajności po samej manipulacji wizualnej.

Po opanowaniu tej techniki można ją wykonać w około 20 minut, jeśli zostanie wykonana prawidłowo. Podczas wykonywania tej procedury ważne jest, aby zapewnić odpowiednie przerwy między sesjami treningowymi. Ponieważ rękawice i zestaw są kompatybilne z rezonansem magnetycznym, procedura ta może być wykonana wewnątrz skanera MRI, aby odpowiedzieć na dodatkowe pytania dotyczące podstawowych mechanizmów neurologicznych.

Po opracowaniu technika ta utorowała drogę naukowcom zajmującym się uczeniem się umiejętności motorycznych do zbadania manipulacji bodźcami sensorycznymi, zarówno wzrokowymi, jak i proprioceptywnymi, w procesie nabywania umiejętności. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak trenować kończynę przy braku jej dobrowolnego ruchu fizycznego. Nie zapominaj, że praca z urządzeniem do ruchu biernego może być męcząca, dlatego należy zapewnić sobie przerwy podczas treningu.