Виртуальная prism Адаптация терапия: Протокол для проверки у здоровых взрослых
12 февраля 2020 г.
Этот экспериментальный протокол демонстрирует использование виртуальной призмы адаптационной терапии (VPAT) у здоровых взрослых и связь между VPAT и функциональной ближней инфракрасной спектроскопии, чтобы определить влияние VPAT на корковую активацию. Результаты показывают, что VPAT может быть осуществимым и может вызвать аналогичную поведенческую адаптацию, как обычная призма адаптации терапии.
Наш экспериментальный протокол может решить, является ли призма адаптационная терапия эффективна для пациентов с гемипространственным пренебрежением и способствует ли наша виртуальная система адаптации призмы пространственной перестройке и корковой активации. Виртуальная терапия адаптации призмы была разработана, чтобы быть менее дорогостоящим, быстрее настроить, и легче настроить, чем обычные адаптации призмы. Этот метод может быть использован для замены обычной призмы терапии у пациентов с гемипространственной пренебрежение, поскольку он может имитировать последствия обычной адаптации призмы.
Этот метод предлагает потенциал для использования виртуальной реальности для терапии инсульта и может дать представление о реабилитации гемипространственного пренебрежения в виртуальном поле реабилитации. Хотя система основана на виртуальной реальности игровой движок и поэтому легко используется. Будьте уверены, чтобы заботиться с подготовкой.
Для функциональной установки измерения инфракрасной спектроскопии, заставь участника сесть в кресло с прямой спиной и подтвердить, что рука участника не ударится о стол при достижении. Далее выберите соответствующий функциональный размер инфракрасной спектроскопии в зависимости от окружности головы участника и поместите крышку на голову участника так, чтобы вершина располагалась на пересечении средней точки между инионом и насионом и средней точкой между левой преауркулярной и правой предауркулярными областями. Отобразить монтаж на экране и подключить 15 источников и 24 детекторов к монтажу.
Используйте проводящий гель, чтобы улучшить выгоду от источника света, если он имеет решающее значение перед вставкой оптоды и поместите подпорную крышку на участника. Чтобы настроить программное обеспечение, запустите функциональное программное обеспечение системы инфракрасной спектроскопии и загрузите монтаж пренебрежения. С монтаж отображается на экране, установить 15 источников и 24 детекторов в соответствии с монтажом и нажмите калибровки.
Чтобы откалибровать виртуальную систему адаптации призмы, сначала смонтировать виртуальную реальность голову установлен дисплей на более функциональных вблизи инфракрасной спектроскопии крышка заботится, чтобы избежать тревожных крышка. Когда дисплей находится на месте, откройте программное обеспечение виртуальной призмы адаптации терапии и введите информацию участника. Нажмите кнопку "Начать" и подтвердить визуализацию виртуальной руки на дисплее.
Инициировать двухстуастуастную калибровку и поручить участнику смотреть красный крест знак в центре экрана. Затем нажмите клавишу R, чтобы откалибровать экран. Поручите участнику указать на цель правой рукой.
Затем нажмите клавишу O, чтобы откалибровать положение руки. Для калибровки в диапазоне рук должно быть предусмотрено достаточно места, и руку не следует растягивать слишком далеко, чтобы установить целевое положение. В конце калибровки подтвердите готовность участника начать эксперимент и завести систему без призмочного режима.
Нажмите стартовый ключ, чтобы инициировать эксперимент с четырьмя фазами одновременно с функциональной ближней инфракрасной спектроскопии записи и поручить участнику указать или нажмите правым указательным пальцем в течение трех секунд после появления соответствующей иконы или отдохнуть. В режиме виртуальной адаптации призмы угол отклонения набора приводит к виртуальному отклонению руки. Зеленая рука является фактическим положением, распознаемой вручную, которое не отображается пользователю.
Синие руки отклоняются руки показано пользователю. В режиме отклонения рука пользователя простирается в левом направлении, чтобы держать руку пользователя все ближе и ближе к цели. Для клика блока, поручить участнику нажать кнопку нажатия.
Каждый этап будет состоять из блоков для указания, нажатия или отдыха. На этом репрезентативном графике показана ошибка указания для четырех здоровых участников со средним значением от 10 испытаний в подфазе каждой указывающей задачи продолжительностью 30 секунд. Здесь представлена указывающая ошибка для каждого предмета, демонстрирующая адаптацию во время фаз адаптации виртуальной призмы и постматической адаптации.
Используйте калибровку экрана, чтобы разместить виртуальное пространство перед визуальным диапазоном пользователя и использовать калибровку целевого расстояния, чтобы поместить цель в пределах досягаемости пользователя. Мы изучили здоровых взрослых добровольцев, но технология может быть использована с клиническими пациентами. Кроме того, сравнение данных с реальными классами призмы может иметь смысл.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данном экспериментальном протоколе демонстрируется применение виртуальной призматической адаптационной терапии (VPAT) у здоровых взрослых и ее потенциал в качестве имитации традиционной призматической адаптационной терапии. В исследовании изучается взаимосвязь между VPAT и функциональной ближней инфракрасной спектроскопией для оценки ее влияния на активацию коры головного мозга.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейронаука
- Реабилитация
- Виртуальная реальность
Теоретические основы
- Терапия призматической адаптацией применяется для пациентов с синдромом одностороннего пространственного игнорирования.
- Виртуальная терапия призматической адаптацией призвана быть более экономически эффективной и более простой в реализации.
- Данный метод может дать представление о стратегиях реабилитации пациентов после инсульта.
- Для обеспечения доступности используется игровой движок виртуальной реальности.
Цель исследования
- Оценить эффективность VPAT для пространственного перераспределения.
- Определить влияние VPAT на активацию коры головного мозга.
- Изучить возможность использования VPAT в качестве замены традиционной терапии.
Используемые методы
- Реализация терапии адаптации с использованием виртуальной призмы.
- Функциональная ближняя инфракрасная спектроскопия для измерения активации коры головного мозга.
- Сравнение поведенческой адаптации при использовании VPAT и традиционной терапии.
- Оценка настройки системы и пользовательского опыта.
Основные результаты
- VPAT может вызывать поведенческие адаптации, сходные с теми, что наблюдаются при традиционной терапии.
- Возможность применения VPAT была продемонстрирована на здоровых взрослых добровольцах.
- Выявлены изменения корковой активации, связанные с VPAT.
- Потенциал использования VPAT в клинических условиях для реабилитации.
Выводы
- VPAT является перспективной альтернативой традиционной терапии призматической адаптацией.
- Для подтверждения эффективности данного метода в клинических популяциях необходимы дальнейшие исследования.
- Этот метод может улучшить подходы к реабилитации при одностороннем пространственном игнорировании.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Терапия виртуальной призматической адаптацией (VPAT) представляет собой экономически эффективный и масштабируемый подход к оценке пространственной перестройки и активации коры в исследованиях по нейрореабилитации. Благодаря использованию виртуальной реальности и fNIRS, VPAT позволяет механистически снизить риски при проверке терапевтических гипотез, связанных с визуально-пространственной моторной интеграцией. Это способствует валидации мишеней и повышению прогностической уверенности на ранних этапах поиска методов лечения когнитивного дефицита, вызванного инсультом.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Научная ценность: Исследование терапевтических гипотез о механизмах пространственного перестроения в моделях одностороннего пространственного игнорирования.
- Практическая ценность: Обеспечивает функциональную валидацию мишеней посредством количественного снижения поведенческих ошибок и анализа паттернов активации коры.
- Прогностическая ценность: Облегчает отбор наиболее перспективных проектов, предоставляя измеримые биомаркеры зрительно-пространственной адаптации до начала клинических инвестиций.
Скрининг и разработка анализа
- Готовность анализа: Подготовка валидированных нейроповеденческих показателей (ошибка наведения, угол отклонения) для высокопроизводительного скрининга соединений или вмешательств.
- Воспроизводимость: Стандартизированные протоколы калибровки (положение экрана и руки) обеспечивают согласованность количественных результатов у разных операторов и в разных центрах.
- Масштабируемость: Система на базе VR позволяет быстрое развертывание и адаптацию для различных групп участников без ограничений, связанных с физическим оборудованием для призм.
Трансляционные и доклинические исследования
- Трансляционная преемственность: связывает понимание механизмов на этапе открытия с доклинической валидностью посредством измерения активации коры в дорсолатеральных префронтальных и теменных областях с помощью fNIRS.
- Продвижение с учетом рисков: позволяет принимать решения о продолжении или прекращении исследований («go/no-go») на основе конвергентных порогов поведенческой и нейрофизиологической адаптации.
- Релевантная патологическая модель: моделирует зрительно-пространственную дисфункцию, характерную для гемипространственного неглекта после инсульта, что способствует доклинической валидации с использованием соответствующих биомаркеров.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
VPAT вписывается в континуум от этапа открытия до доклинических исследований, позволяя проводить оценку механизмов восстановления нервной ткани на основе выдвинутых гипотез до начала оптимизации ведущих соединений.
- Фундаментальная биология: Проверка специфических гипотез о путях, включающих сети визуально-моторной интеграции и переориентации внимания.
- Скрининг: Обеспечение стандартизированных количественных показателей поведения (медиана ошибки при указании), подходящих для сравнения эффективности вмешательств.
- Аналитика: Построение карт корковой активации на основе fNIRS для оценки степени воздействия на мишень и снижения механистических рисков.
- Трансляционные исследования: Подтверждение доклинической валидности посредством гомологичных паттернов корковой активации у здоровых моделей, позволяющих прогнозировать ответ пациентов.
- Корпоративное повторное использование: Платформонезависимая архитектура VR/fNIRS поддерживает повторное использование в различных когнитивно-моторных областях, помимо синдрома неглекта.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Снижает механистическую неопределенность, связывая поведенческую адаптацию с активацией префронтально-теменной коры.
- Операционная ценность: Устраняет физические ограничения, накладываемые призмами, что обеспечивает более быструю подготовку, снижение затрат и упрощение корректировки параметров.
- Стратегическая ценность: Повышает уверенность в принятии решения «go/no-go» за счет мультимодальной валидации (поведенческой и нейровизуализационной), снижая риск неудач на поздних стадиях.
- Влияние на портфель: Облегчает приоритизацию кандидатов на нейрореабилитацию с учетом рисков, используя объективные нейроповеденческие пороги.
Особенности реализации
- Требуются экспертные знания в области калибровки VR-систем, размещения монтажа fNIRS и разработки нейроповеденческих задач.
- Зависит от аппаратного обеспечения функциональной ближней инфракрасной спектроскопии, VR-шлема и интеграции камеры с датчиком глубины.
- Необходима межкомандная стандартизация протоколов калибровки (положения экрана и кисти руки) для обеспечения воспроизводимости при развертывании в нескольких центрах.
- При адаптации следует учитывать корректировку углов отклонения и расстояния до целей в зависимости от двигательных способностей и полей зрения испытуемых.
- Практическое ограничение: на данный момент валидация проведена только на здоровых взрослых; для клинического применения требуются данные пациентов, перенесших инсульт.
