Система вызванного потенциального оперантного обусловливания (EPOCS): исследовательский инструмент и новая терапия хронических нервно-мышечных расстройств

Этот уникальный протокол нацелен на благотворное изменение ключевых мест в нервной системе. Это вызывает гораздо более широкие полезные изменения. Это значительно улучшает поведение, такое как ходьба, которая была нарушена спинным мозгом или черепно-мозговой травмой.

Основным преимуществом программного обеспечения EPOCS является то, что оно направляет экспериментатора или терапевта через сложную серию процедурных аналитических шагов, которые требует протокол. H-рефлекторное оперантное обусловливание может улучшить восстановление локомоции и других важных видов поведения для людей с травмой спинного мозга, инсультом, рассеянным склерозом и другими хроническими неврологическими расстройствами. Протокол может быть распространен на Н-рефлексы других мышц ног или рук на другие рефлекторные пути, такие как те, которые отвечают за кожные рефлексы, и на пути, которые соединяют головной мозг со спинным мозгом.

Если вы никогда раньше не делали измерения Н-рефлектора, обратитесь в Национальный центр нейромодуляции для реабилитации для получения базовых практических возможностей обучения. Учебные материалы также доступны на их веб-сайте. Для начала убедитесь, что участник настроен со стимулирующими электродами, биполярными электродами ЭМГ на камбаловидной мышце и большеберцовой кости спереди в заземленном электроде.

Запустите приложение EPOCS, введите идентификатор субъекта и начните сеанс. Попросите участника встать естественно. Включите стимулятор и установите интенсивность стимуляции на минимальное значение, затем нажмите start.

Предупредите участника ожидать стимуляции и постепенно увеличивайте интенсивность до 10 миллиампер или более, пока не будет замечен четкий Н-рефлекс. Найдите стимулирующее место, которое вызывает наибольший H-рефлекс, переместив катод на полную ширину электрода медиально, а затем в боковом направлении, затем половину ширины электрода медиально и латерально, и, наконец, полную ширину электрода вверх и вниз. Отметьте, обратите внимание и сфотографируйте положение электродов, чтобы помочь в перемещении.

Перейдите на вкладку Кривая найма. Перейдите в Настройки, затем ЭМГ и настройте диапазоны для целевых и антагонистических фоновых уровней активности, которые позволят стимулировать. Установите продолжительность фонового удержания на 2 секунды, чтобы указать, как долго участник должен непрерывно удерживать ЭМГ в диапазоне, чтобы вызвать каждый стимул, включить стимулятор и установить интенсивность на минимальное значение, скажем, 5 миллиампер.

Когда участник встанет, нажмите кнопку Пуск. Продемонстрируйте участнику фоновый уровень ЭМГ в целевой мышце в режиме реального времени. Активность обеих мышц должна быть в пределах их требуемых диапазонов, чтобы превратить полосу из ярко-красного в более темно-зеленый оттенок, и она должна оставаться там в течение 2 секунд, чтобы вызвать стимуляцию.

Нажмите стоп в конце тренировочного пробега. Когда участник стоит, нажмите Start, чтобы измерить кривую набора. Если H-рефлекс уже виден при выбранной начальной интенсивности, постепенно уменьшайте ток, пока H-рефлекс больше не будет виден, затем нажмите «Стоп» и снова «Пуск», чтобы начать запуск.

Проверьте счетчик Испытания завершены. После каждых 4 испытаний вручную увеличьте интенсивность стимуляции на 2 миллиампера и запишите интенсивность. Продолжайте до тех пор, пока размер М-волны не достигнет плато.

Когда закончите, нажмите «Стоп» и попросите участника сесть отдохнуть. Свяжите все записанные записи с номерами выполнения, показанными в правом верхнем углу окна. В конце запуска откройте вкладку Журнал и введите любую соответствующую информацию вручную.

Нажмите кнопку Анализ, чтобы открыть окно Анализ. В верхней панели окна анализа изучите заблокированное стимулом наложение целевых мышечных сигналов из каждого испытания в предыдущем запуске. Отрегулируйте начало и конец зеленого целевого интервала и коричневого эталонного интервала, затем нажмите кнопку Использовать отмеченные тайминги, чтобы сохранить эти настройки.

На панели Последовательность в нижней половине окна анализа оцените результирующую кривую набора. Настройте параметры для просмотра пиковой или средней выпрямленной амплитуды и объединения результатов последовательных испытаний. Укажите испытания для пула в 4 и запишите результирующие M-max и H-max.

Если это первый сеанс участника, найдите оптимальное место записи ЭМГ целевой мышцы. Сначала переместите камбаловидные электроды медиально на половину ширины электрода, затем соберите полную кривую рекрутирования и запишите полученные M-max и H-max. Затем переместите камбаловидные электроды на такое же расстояние в боковом направлении от их первоначального положения и снова выполните измерение кривой рекрутирования.

Отметьте, обратите внимание и сфотографируйте положение электрода, которое максимизирует H-max. Выберите интенсивность стимула, которая вызывает близкий к максимальному Н-рефлекс, но с видимой М-волной. В идеале, стремитесь к восходящей стороне кривой.

Выбирайте более высокую интенсивность стимула только в том случае, если это необходимо для обеспечения различимой М-волны, как в этом случае. Установите это значение интенсивности стимула на стимуляторе и отметьте этот и соответствующий размер М-волны для будущих сеансов. Чтобы измерить распределение размеров Н-рефлектора без обратной связи, перейдите на вкладку Контрольные испытания.

Когда участник стоит, нажмите Start и проинструктируйте участника поддерживать необходимый уровень фоновой мышечной активности. Для базового или последующего сеанса выполните 75 испытаний подряд, в то время как для сеанса кондиционирования проведите 20 испытаний. После пробных испытаний нажмите кнопку Стоп, чтобы завершить запуск, а затем нажмите кнопку Анализ.

Оцените наложение форм сигналов ответа от испытания к испытанию на верхней панели и, при необходимости, последовательность размеров ответа ниже. Новый дистрибутив вкладок активируется по умолчанию в верхней части вкладки Последовательность. Щелкните Log Results (Результаты журнала), чтобы добавить сводную статистику в журнал сеансов.

Для базового сеанса повторите эти шаги в общей сложности три серии по 75 испытаний в каждом и перейдите к измерению кривой завершения набора. Для сеанса кондиционирования установите целевой процентиль равным 66. Выберите соответствующий критерий для кондиционирования вниз, нажав кнопку Down-Condition.

Это действие будет зарегистрировано автоматически, и окно Анализ закроется. Перейдите на вкладку Тренировочные испытания, затем нажмите Start с участником, стоящим на ногах. Объясните участнику новую панель обратной связи в середине экрана, показывающую самый последний размер H-рефлекса относительно затененного целевого диапазона.

Если ответ попадает в целевой диапазон, полоса будет темно-зеленой, и испытание будет считаться успешным. Если он выйдет за пределы диапазона, полоса будет более ярко-красной, а испытание будет считаться неудачным. Мотивируйте участника выполнить как можно больше успешных испытаний.

После 75 испытаний нажмите кнопку Стоп, чтобы завершить запуск, затем нажмите кнопку Анализ и используйте вкладку Последовательность, чтобы убедиться, что М-волны остаются постоянными при нужном размере. Выбрав вкладку Распределение, используйте кнопку Условие вниз, чтобы обновить критерий оперантного обусловливания для следующего запуска. Повторите эту процедуру дважды в течение 75 испытаний в каждом.

В конце сеанса выполните еще одно измерение кривой набора персонала. Анализ проводили после выполнения в режиме Recruitment Curve при Н-рефлекторном оперантном обусловливании. На панели «Последовательность» интенсивность стимула увеличивается слева направо с номером испытания.

Размер Н-рефлекса увеличивается, затем падает в зависимости от интенсивности стимула, тогда как размер М-волны увеличивается, а затем насыщается. Анализ проводился после выполнения в режиме контрольных испытаний или тренировочных испытаний во время Н-рефлекторного оперантного обусловливания. На распределительной панели была показана гистограмма Н-рефлекторных размеров, которая облегчила выбор соответствующего уровня критерия для последующего кондиционирования вверх или вниз.

Размер H-рефлекса и неврологически ненарушенные участники, построенные в зависимости от числа сеансов, показали контрастные эффекты обусловливания вверх и вниз. Благотворное влияние волосоугольного Н-рефлекторного кондиционирования пуха наблюдалось у участников с хроническим поражением нижних конечностей после неполной травмы спинного мозга. Успешное кондиционирование было связано с улучшением скорости ходьбы и симметрии походки относительно исходного уровня.

Эффективность этого протокола зависит от мотивации и от того, насколько субъект заботится об обратной связи. Важно поощрять субъекта к успеху в каждом испытании как можно лучше, используя обратную связь, которую предоставляет программное обеспечение. Безусловно, как терапевт, вы можете рассмотреть возможность добавления некоторых соответствующих функциональных или двигательных контрольных упражнений в тандеме с оперантным обусловливанием.

Например, вы можете захотеть, чтобы ваш пациент сделал простую практику ходьбы сразу после камбалюсового H-рефлекторного понижения для достижения наилучших результатов. Развитие EPOCS позволило нам расширить спектр применений оперантного обусловливания при лечении различных вибраций пациентов и сенсорно-двигательных нарушений и ускорило наши усилия по максимальному использованию нейропластичности для расширения возможностей нейрореабилитации.