Abstract
Avanços em sistemas robóticos resultaram em próteses para o membro superior que pode produzir movimentos multifuncionais. No entanto, estes sistemas sofisticados exigem amputados de membros superiores para aprender sistemas de controle complexos. Os seres humanos têm a capacidade de aprender novos movimentos através de outras estratégias de aprendizagem e imitação. Este protocolo descreve um método de reabilitação estruturado, que inclui imitação, repetição e aprendizado por reforço, e tem como objetivo avaliar se este método pode melhorar o controle da prótese multifuncional. A esquerda abaixo amputado cotovelo, com 4 anos de experiência no uso de prótese, participaram neste estudo de caso. A prótese utilizada foi a mão Michelangelo com rotação punho, e os recursos adicionais de flexão e extensão do punho, o que permitiu mais combinações de movimentos da mão. O participante Procedimento de Avaliação Southampton Mão pontuação melhorou 58-71 seguinte formação estruturada. Isto sugere que um protocolo de formação estruturada de imitção, repetição e reforço pode ter um papel na aprendizagem para controlar uma nova prótese de mão. Um estudo clínico maior, porém, é necessário para suportar esses achados.
Introduction
Substituir a função da mão em amputados é uma tarefa difícil. Coordenando os movimentos das mãos altamente qualificados não é uma habilidade inata, e leva os seres humanos anos de aprender a desenvolver. 1-5 Após a perda traumática de um lado, replicar essa capacidade por meio de prótese não é uma tarefa trivial e pode exigir um período de aprendizagem sustentado .
Desenho protético e métodos de interface para seu controle estão sujeitos a rápidas inovações tecnológicas, com o objetivo de controle multifuncional de uma maneira natural. 6 A complexidade desses sistemas de controle aumenta substancialmente para fornecer mais funções para amputados. Para garantir um controle preciso desses sistemas, e para reduzir o abandono das novas tecnologias, a formação adequada precisa ser estabelecido. Esta é susceptível de ser mais bem sucedida se baseia em estratégias dos amputados de aprendizagem inerentes.
Visão pode desempenhar um papel importante durante a leArning de movimentos da mão. Estudos comportamentais mostraram que, observando as ações dos outros 7 ou usar pistas visuais 8, indivíduos sãos aprender e coordenar novos movimentos. Através de um processo de observação, compreensão e execução de uma ação observada, os indivíduos são capazes de imitar as ações dos outros. Redes corticais específicas, que podem incluir um sistema de neurônios-espelho (MNS), acredita-se que fundamentam essa capacidade, e pode ter um papel no controle de próteses. 9-11
O papel da imitação não pode apenas limitar-se a execução de ações que já foram vistas, mas em conjunto com os MNS, permitir a execução de movimentos que ainda não tenham sido observados, mas extrapolados a partir repetoire motor do observador. 12 De fato, a imitação não necessariamente ser uma habilidade inata, mas uma accruement de habilidades motoras ao longo do tempo que levam a ações experientes e sofisticados. 13 O strength de observar as ações, mais simplesmente imaginá-los, foi mostrado para melhorar o aprendizado de novas tarefas. 14 Assim, a imitação pode ser uma abordagem pragmática para amputados de formação, como a evidência sugere que um processo dirigido meta 15, com a meta no cenário de reabilitação de permitir função útil mão protética.
Estudos de recuperação têm mostrado separadamente que pistas visuais, como simulações virtuais de uma prótese, incentivar amputados durante a formação de reabilitação. 16 Além disso, a utilização de repetição quando conduzida num paradigma bloqueado foi mostrado para permitir a formação rápida de prótese de membro superior controle. 17 Embora as simulações virtuais têm sido comprovada para ser tão eficaz como controle real de mãos protéticas para permitir que os usuários abled-corpo para controlar dispositivos mioelétricos, 18 seu efeito sobre amputados que utilizam medidas de resultados padronizadas não é clara. Finalmente, onde os protocolos para AMPU membro superiorexistem formação tação, o papel da imitação na aprendizagem do controle da prótese não é explicitamente discutida 19,20.
Este estudo visa compreender se o uso de imitação, em combinação com a repetição e reforço, tem um impacto positivo na aprendizagem de controle da prótese multifuncional, como parte de um programa de treinamento estruturado.
Aqui apresentado é um relato de caso de um paciente amputado transradial que foi treinado para usar uma prótese de mão multifuncional. O participante já havia se acostumado a operar prótese mioelétrica tradicionais. Usando pistas visuais, tanto na forma de imitação de um manifestante saudável e computador feedback visual tão simples, o amputado rapidamente melhorias no processamento de seu novo dispositivo.
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Protocol
Este estudo foi realizado em conformidade com a Declaração de Helsinque, tal como foi aprovado pelo comitê de ética em pesquisa da instituição. O estudo foi explicado detalhadamente ao participante antes do início, permitindo ao participante o tempo para ponderar a decisão de tomar voluntariamente participar do estudo e confirmar a sua participação informada, o consentimento escrito.
Nota: Um homem, com idades entre 27 anos, participaram do estudo. O participante teve a visão normal, foi um abaixo-cotovelo amputado esquerda, e era um usuário experiente (uso de prótese total de 4 anos). Antes de iniciar este estudo a prótese que ele usou em uma base diária era uma prótese mioelétrica 4 mão canal com rotação de pulso para 12-15 horas por dia, durante 15 meses. A mão direita do participante já tinha sido reconstruído cirurgicamente, mas não tinha outra deficiência física ou neurológica.
1. Projeto de Estudo
- Dividir o estudo em duas sessões: na39; ve uso, e usar seguinte formação estruturada.
Nota: Isto é para permitir a comparação intra-sujeito, antes e após o treinamento, respectivamente. - Assegure-se que estas duas sessões são, pelo menos, três meses de intervalo, de modo a ser tratado como independentes um do outro.
- No início de ambas as sessões, encaixar uma tomada de personalização e prótese ao participante. Certifique-se de que os algoritmos de hardware e controle de próteses coincidir com os descritos na seção Materiais do presente protocolo. Assegure-se que o participante não é capaz de utilizar a prótese personalizado no intervalo de tempo entre sessões.
- Treinar o paciente de acordo com as etapas descritas na Sessão Naïve e seções de sessão de formação estruturada deste protocolo. No início de cada uma destas sessões, calibrar o hardware protético. Use os dados de calibração recolhidos para o controle da prótese em tempo real.
- Assim que a sessão Naïve e Sessão de Treinamento Structured estão completos, avaliar o padesempenho do rticipant usando o desfecho Southampton Mão Procedimento de Avaliação (SHAP). 23 Comparar os escores Shap a uma medida de linha de base usando prótese padrão do participante (obtido antes das sessões de formação, quer).
2. Materiais
- Montar o participante com uma tomada de custom-built. Anexar uma prótese disponível comercialmente de acordo com as instruções do fabricante. Equipar a mão protética com componentes protótipo que permitem atuado flexão, extensão e rotação. Isto permite que o participante para controlar a mão com 3,5 graus de liberdade (dofs) (Tabela 1).
Nota: Neste experimento foi usada uma mão Michaelangelo (Veja Lista de Materiais). Outros dispositivos terminais capazes de pulso rotação, flexão e extensão, em conjunto com as funções padrão de aderência também seria apropriado. - Sinais EMG registro usando oito equidistante colocados eletrodos sinal bruto em torno do coto,e um sistema de bordo de descodificação na taxa de amostragem de 1000 Hz e digitalizado com a profundidade de 10 bits. Executar a filtragem inicial e amplificação dentro dos próprios eléctrodos de acordo com as especificações do fornecedor. Usar um computador pessoal (PC) para realizar o processamento principal, que comunica com o hardware de aquisição e controla a prótese através de uma ligação sem fios.
Nota: Neste estudo os eletrodos EMG de superfície e sistema de bordo de decodificação (AxonBus) utilizados eram da Otto Bock. Outros fabricantes de dispositivos semelhantes também seria apropriado. A ligação sem fios foi via Bluetooth, e do mesmo modo outras modalidades poderia ser aplicada.
3. Algoritmo de Controle
- Use um algoritmo de controle que fornece controle protético simultânea e proporcional em vários dofs 21. O algoritmo utilizado neste estudo foi a de dois estágios fazendo paradigma decisão, de modo que a estimativa movimento dependente do contexto era possível.
- Após a formação do sistema, que contém todos os movimentos DoF individuais controláveis, gravar um eletromiograma de entrada (EMG).
- Na primeira etapa, avaliar a informação dimensional intrínseca do movimento pretendido com base na distância de Mahalanobis do vector característico EMG recém-calculado a partir dos dados de formação. Tomar uma decisão quanto a saber se a intenção do usuário foi realizar uma multa de 1 DoF ou um movimento simultâneo de 2 DoF grosseira.
Nota: a distância de Mahalanobis de um recurso de vetor x para a classe i com a média da classe vector μ i e matriz de covariância Σ i é calculado como:
Tal como descrito em Amsuess et ai, o vector característico recentemente calculada é mapeado para o espaço dimensional elevada e a distância do ponto de Mahalanobis transformada com qualquer dos pontos de classe treinados é tomado como a medida de novidade. 21 Uma empiricamentedeterminado limiar a distância que dá a decisão de novidade (2-DOF) ou não (1-DOF). - Na segunda fase, com base na decisão anterior, use um dos dois avaliadores paralelas - uma lidar com os movimentos seqüenciais (SEQ-E) e os outros movimentos simultâneos manuseamento (SIM-E) - para fornecer os sinais de controle para a prótese.
Nota: SEQ-E é em essência um estimador proporcional (isto é, a força das contracções musculares) com base em padrões espaciais comuns (CSP) 21, enquanto que SIM-E é um regressor linear, que dirige simultaneamente 2 dofs do pulso.
4. Software Framework
Nota: A estrutura de software utilizado no presente estudo permitiu a manipulação de a comunicação entre o hardware e o protético algoritmo de controlo incorporado. Ele também ofereceu ferramentas de treinamento visual de apoio necessários para maximizar a formação participante.
- Mostrar a raiz quadrada da média (RMS) da EMG sinais recolhidos a partir dos eléctrodos 8 equidistantemente colocados sob a forma de um diagrama polar da amplitude EMG como uma função da localização do eléctrodo. Este feedback visual permite a monitorização fácil da distribuição espacial da EMG no plano transversal do antebraço. Usando tal configuração, cada um dos movimentos do utilizador podem assim obter um padrão distinto 22 na trama polar, que podem então ser guardados e utilizados para treinar para a repetibilidade do gesto específico.
Nota: O quadro permite a recolha de dados de EMG da forma padrão de reconhecimento de padrão 23 para cada um dos canais de EMG do RMS mais de 40 ms é calculado como.
resultando em observações para cada janela ensemble. - Para a calibração inicial recolher os valores máximos a longo prazo de contração voluntária (MLVC) para cada destina movimento. Solicitar ao participante, utilizando a mão do manifestante para executaro movimento desejado, dando instruções vocais e visuais por 5 s.
- Após a calibração, apresentar o participante com um conjunto de pistas trapezoidais. Estes perfis de força conter set platôs em 30%, 60% e 90% do máximo calibrado.
- Dentro de cada julgamento, instruir o participante para dirigir o ponteiro vermelho ao longo da pista, modulando o nível de força do movimento solicitado (Figura 1). A posição vertical do ponteiro corresponde ao RMS valores somados em todos os oito canais. Definir a duração do ensaio a 5 segundos com um intervalo de planalto que corresponde à média de 3 seg.
5. Naïve Sessão
Nota: Durante a sessão de treinamento naïve, o participante não tinha experiência prévia do esquema de controle da prótese utilizada neste estudo.
- Não dê o participante qualquer formação clínica formal, mas apenas instruir que 8 ações do membro residual, dos quais um é um estado de repouso,permitirá o controle de um alvo visual na tela do computador. Essas tarefas são semelhantes aos utilizados no reconhecimento de padrões clássico abordagens para controle protético 23, e para esses métodos o participante neste estudo tinham aproximadamente 60 horas de experiência anterior.
- Mostrar os movimentos necessários na tela em termos de texto e uma imagem estática enquanto segue uma sugestão visual (Figura 1).
- Mostrar o participante seus padrões de ativação EMG, que correspondem a oito parcelas polares específicas e únicas (Figura 2).
- Use instruções audíveis para incentivar o participante a seguir a sugestão visual. Estas instruções audíveis deve ser idêntico se for utilizado na sessão de treinamento estruturado.
- Repita as tarefas três vezes com diferentes posições do braço (relaxou, chegando na frente, alcançando em todo) para melhorar a formação do sistema. Tenha em mente que existem 8 ações diferentes e três níveis de força, uma vez que todas as posições do braço são cobertos,entrada treinamento do sistema resume o total de 72 amostras individuais.
- Uma vez concluído, permitirá ao participante a oportunidade de praticar o controle em tempo real antes de completar a avaliação do resultado SHAP.
- Assegurar que o participante não tem acesso aos algoritmos de controlo de prótese e personalizadas para além do fim da sessão ingénuos.
6. Estruturado Sessão de Treinamento
- Três meses após a sessão naïve, realizar uma sessão de treinamento estruturado.
- Estruturar a sessão nos seguintes passos ordenados (Figura 3):
- Para imitação, instruir o participante diretamente imitar os desejados oito acções (Tabela 1), realizado pelo manifestante em tempo real. Executar cada ação por 3 s.
- Por repetição, peça ao participante para repetir a ação que foi imitado 10 vezes, de modo que cada ação é executada por 30 s.
- Para reforço & computador sysformação tem, peça ao participante para agora se envolver com feedback visual do computador, que é exatamente a mesma configuração como a sessão Naïve. Assegure-se que não existe qualquer diferença entre estas duas secções.
- Para o controle da prótese, peça ao participante para a prática de controle em tempo real da prótese personalizado antes de concluir a avaliação dos resultados.
- Durante imitação, assentar o participante em um ângulo de 45 ° a manifestante e fornecer com uma visão completa e desobstruída da mão do demonstrador combinando o lado afetado do participante durante todas as ações (Figura 4). Não há pistas visuais a partir de uma tela de computador deve estar disponível para o participante neste momento.
- Por repetição, durante ações do participante, tem o manifestante observar a atividade EMG correspondente representada pelos gráficos polares de cada movimento (Figura 4). Uma vez que o manifestante determinou que o PARTICIPANt pode produzir padrões únicos e repetíveis de ativação EMG para cada movimento, peça ao participante para repetir as ações de 30 segundos sem pistas visuais.
Nota: Há um total de 8 ações exclusivas - sete deles (pulso pronação / supinação, punho em flexão / extensão, mão aberta, aperto chave e pitada fina) que necessitam de ativação muscular, ea oitava vez que nenhuma ação que representa um estado de relaxamento constante. - Após o treinamento de reforço & sistema de computador, apresentar o participante com feedback visual de seus oito ações, exatamente como foi visto na sessão naïve, que correspondem às oito parcelas polares únicas e específicas na tela do computador (Figura 3). Para ajustar o desempenho, peça ao participante para executar as ações durante a visualização em tempo real das parcelas polares com sobreposições de vídeo gravadas para reforçar o aprendizado, tipicamente entre 2-4 tentativas para cada movimento. Uma vez confiante o participante pode então completar as mesmas tarefas exatas que foram perf ORMED na sessão ingênuo.
7. Controle Prosthetic
- Use os conjuntos de dados de cada sessão de treinamento para calibrar e ajustar a prótese para controle em tempo real.
- Inicialmente, apenas permitir que o participante para controlar as próteses por controlo proporcional sequencial, ou seja, um movimento de cada vez, com a velocidade do dispositivo proporcional aos níveis de contracções musculares.
- Uma vez que cada uma das oito acções são realizadas de uma maneira fiável e reproduzível, mudar o esquema de controlo para controlo proporcional e simultânea, permitindo mais do que um movimento do punho de cada vez.
- Têm as tarefas simples prática participante, como pegar uma garrafa e colocando-o no seu lado (2 tentativas é suficiente). Permitir um período de descanso antes da avaliação dos resultados é realizada. No caso do presente estudo, 2 horas de repouso para a sessão naïve, e 24 horas de repouso para a sessão estruturada.
- Avaliar a função da extremidade superior global, tanto nas sessões de treinamento ingênuos e estruturados usando o SHAP, que monitora função da extremidade superior mão e estreitamente relacionada com as actividades da vida diária (AVD). As tarefas executadas no SHAP incluem luz manipulação e objetos pesados, bem como tarefas de ADL como cortar um objeto com uma faca ou desfazer botões. O SHAP foi validado para avaliação da função da mão patológica e protético 24.
Nota: Esta medida foi escolhido como o participante neste estudo tinha sido rotineiramente acompanhados com este desfecho por sua equipe clínica.
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Representative Results
O desempenho SHAP linha de base do participante com a sua prótese diariamente foi de 81, quando medido pela equipe clínica 8 meses antes do teste. A pontuação SHAP de 100 representa a função da mão sãos. 24 O participante teve uma pontuação global de 58 SHAP durante a sessão ingênuo com o sistema de controle de prótese mais avançada. No entanto, 3 meses mais tarde e sem qualquer interação com o novo sistema, além da formação estruturada, o participante alcançou uma pontuação de 71 SHAP com o mesmo sistema avançado (Tabela 2).
Quando a pontuação geral SHAP foi dividido em avaliação de perfil funcional, observou-se que o participante tinha um bom desempenho em todos os grupos funcionais (esférico, poder, ponta, aperto lateral e extensão), exceto para tripé alcance. No entanto, a maior melhora observada foi durante a extensão, uma função que o novo regime de controlo e prótese fornecida enquanto a sua tradiçãoai prótese não (Figura 5). Isso também pode ter contribuído para a melhoria da compreensão esférica, que foi melhor após a sessão de treinamento estruturado do que a linha de base ou a sessão ingênuo. Além disso movimentos ADL complexas, que envolviam movimentos combinados do punho e da mão, como o jarro e embalagem derrame foram executados melhor após a sessão de treinamento estruturado utilizando o sistema protético avançado.
Figura 1. Exemplo de sinais visuais usados para reforço e formação participante de sistema. O perfil alvo azul representa o nível desejado de EMG contracção produzida durante um certo movimento. A linha de rastreio vermelho representa os esforços dos participantes. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2. Os perfis para os movimentos ativos, conhecido como polares-parcelas, dos movimentos individuais produzidos pelo participante durante a tarefa de imitação. Estas foram reforçadas durante o treinamento do sistema e, eventualmente, usado para controlar a mão protética. Por favor, note que o descanso ou não-movimento é considerado uma ação única, e como tal não produz uma sobreposição. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3. Este esquema representa a sessão de treinamento estruturado. O participante observado pela primeira vez e imitado as ações de manifestante. Antes de ver ois desempenho como gráficos na tela de um computador, ele repetiu os movimentos aprendidos com nenhum feedback visual. Os movimentos aprendidos foram reforçadas por correspondência contrações musculares para padrões EMG gravados, e depois usado para treinar algoritmos de controle do sistema, o que permitiu o controle da prótese multifuncional.
Figura 4. Configuração experimental durante a sessão de treinamento estruturado. O participante tinha uma visão completa e desobstruída da mão esquerda do manifestante durante imitação. Durante a fase de repetição, o demonstrador daria instruções audíveis para garantir movimentos do participante combinava com as contrações produzidas durante a fase de imitação. Finalmente, durante o treinamento do sistema, os movimentos foram reforçadas usando pistas visuais que foram exibidas na tela do computador tanto para o participante e manifestante.
Figura 5. A repartição das notas globais entre Shap, a linha de base (BL) a sessão naïve (NS) ea sessão de treinamento estruturado (STS). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
| Função Prosthetic | Phantom Limb Movimento |
| Pronação | Rotação de pulso para dentro com os dedos totalmente relaxado |
| Supinação | Rotação de pulso para fora com os dedos totalmente relaxado |
| Flexão | Desvio ulnar |
| Extensão | Extensão do punho |
| Palmar aperto | Addu polegarction ligeiramente atravessar posteriormente em direção ao dorso da mão |
| Belas pitada | Oposição de ouro para os primeiros três dedos, ligeira extensão do dedo mínimo |
| Mão aberta | Abertura da mão com foco na ampliação dos três dígitos médios |
| Nenhum movimento | Relaxamento completo da mão e do pulso |
Tabela 1. Pretendido funções protéticos mapeados para os movimentos membros fantasmas, que o participante foi capaz de visualizar e executar com sua anatomia restantes.
| Decoração Objetos | |||||||
| BL | NS | STS | BL | NS | STS | ||
| Esfera Luz | 2.46 | 2.66 | 2.5 Sphere pesado | 3.25 | 4,78 | 2.1 | |
| Luz Tripé | 2.35 | 3.56 | 2.78 | Pesado tripé | 2.44 | 3.53 | 2.5 |
| Power Light | 2.41 | 3.25 | 2.28 | Poder pesado | 2.41 | 3.22 | 2.72 |
| Luz lateral * | 4,72 | 2.81 | 4,97 | Pesado Lateral | 5.1 | 5.31 | 5.22 |
| Dica Luz | 2.25 | 2.88 | 2.53 | Dica pesado | 3.1 | 4.47 | 2.22 |
| Extensão Luz | 1.96 | 3,88 | 2.37 | Extensão pesado | 2.9 | 4,88 | 2.59 |
| Atividades de Vida Diária | |||||||
| BL | NS | STS | BL | NS | STS | ||
| Moedas | 17.81 | 22,25 | 21.53 | Frasco completamente | 3.13 | 10,37 | 3.75 |
| Botão Board | 8.25 | 35,2 | 27.06 | Tin vazio | 2.53 | 4.15 | 2.82 |
| Corte | 18.15 | 27.47 | 25.59 | Bandeja de elevador | 3,97 | 7.25 | 5.5 |
| Turning página | 8.18 | 11,97 | 5.19 | Chave | 4,82 | 9.25 | 6.03 |
| Jar Lid | 2.93 | 3.3 | 2.38 | Zip | 4.83 | 10,59 | 7,31 |
| Jarro de derramamento | 10.16 | 8,93 | Chave de fenda | 10.1 | 25.31 | 15.31 | |
| Carton de derramamento | 11 | 11,35 | 9,72 | Maçaneta | 2.24 | 3.53 | 2.75 |
| Pontuação SHAP | 81 | 58 | 71 | ||||
Tabela 2. Resultados Shap para o participante durante a sessão naïve (NS), seguido pela sessão de treinamento estruturado (STS) 3 meses mais tarde, em comparação com a sua linha de base (BL). * O participante só ficou aquém da tarefa de lateral luz na formação estruturada sessão em comparação com a sessão ingénuos. A pontuação geral SHAP está fora de 100.
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Discussion
Nossos resultados sugerem que o participante neste estudo que o treinamento estruturado ajudou a melhorar o controle de uma prótese de mão multifuncional durante uma única sessão. O programa estruturado usado aqui foi uma combinação de imitação, repetição e reforço dos movimentos da mão que o participante não foi capaz de concluir com a mão protética tradicional.
Embora o participante pontuaram mais alto com sua prótese tradicional no teste SHAP, vale a pena notar que ele normalmente usava esse dispositivo entre 12-15 horas por dia durante um período de 15 meses. Conforme documentado pela pontuação SHAP linha de base, é claro que ele tinha aprendido e se acostumar com a prótese tradicional após um período de aprendizado muito longo. A dificuldade na passagem ao lado multifuncional depois de estar tão acostumados a sua prótese tradicional foi enfatizada pela queda acentuada no desempenho observado na sessão ingênuo. Isto era esperado, como prova suggests que como um indivíduo aprende novas habilidades motoras, eles desenvolvem um modelo interno das ações que estão sendo executadas. 25 Quando houver alguma forma de perturbação no modelo interno, como a mudança para uma nova prótese exigindo novas entradas de controle, os efeitos depois de aprendizagem levar algum tempo para se dissipar, enquanto um novo modelo interno é criado. 26 No entanto, uma única sessão de treinamento estruturado permitiu o participante a superar seu dispositivo habitual em algumas das tarefas solicitadas pelo teste SHAP, e para chegar na pontuação geral perto que a obtida com o dispositivo tradicional. O uso de formação estruturada, conforme descrito na secção 6 do protocolo pode ser o passo crítico que poderia ter habilitado o participante a conseguir o controle proficiente.
Aprender uma nova tarefa para amputados é complicado pela ausência de receptores nervosos em torno das articulações e nos músculos que são sensíveis a mudanças de posição e de movimento. 27 These proprioceptors permitir que os seres humanos sãos saber onde suas mãos estão em relação ao seu corpo sem o uso da visão. 28 Quando um membro é perdido, esses proprioceptors são perdidos, levando a visão de desempenhar um papel mais importante no controle do que em condições normais. Os amputados não só deve reaprender a controlar os movimentos das mãos, mas também tem que fazê-lo usando um dispositivo que fornece nenhum outro do que a obtida visualmente feedback. Isso torna o processo de aprendizagem mais difícil.
Como tal, todas as estratégias de treinamento que usam próteses que fornecem não tátil ou o feedback proprioceptivo deve colocar uma ênfase no feedback visual. No nosso caso, tentamos fazê-lo usando imitação dos movimentos desejados. A complexidade da imitação é exemplificado pela natureza distribuída do processo neural. 29,30 regiões separadas no frontal, temporal e parietal se acredita ser responsável por perceber o movimento de outros 31,32 e, em seguida, integrandoesta informação em uma resposta motora apropriada. 9,33,34 É provável que durante o desenvolvimento do participante para a vida adulta, e antes da amputação, o circuito neural necessário para executar movimentos da mão aprendidas tinha ficado claramente definidos, tanto assim que a mão naturais movimentos eram rápidos e instintivo. A distorção da anatomia após a amputação pode ter exigido novos circuitos neurais a ser formado para permitir o controle de sua prótese tradicional. A melhora na SHAP marcar a sessão de formação estruturada, sugere que esses circuitos neurais foram maleável o suficiente para se adaptar à nova estratégia de controle da prótese, apesar da falta de experiência.
Vale a pena notar que o participante comentou que o ato de imitação lhe permitiu visualizar internamente os movimentos das mãos e para gerar as contrações musculares apropriadas. Ele encontrou esta mais intuitivo do que apenas combinando suas contrações para representações visuaisções na tela do computador. Sabe-se também que amputados preferem aprender com outros usuários de próteses. 11 Os algoritmos de dispositivos e controle utilizadas neste estudo foram ambos romance. Como tal não houve amputados experientes anteriores que poderiam atuar como manifestantes. Melhorias futuras a este protocolo se beneficiariam, assim, de ter um amputado experiente demonstrando as ações a serem imitados.
Embora este estudo demonstrou o benefício de treinamento estruturado, o projeto não foi suficiente para determinar se a imitação, a repetição, o reforço ou a combinação de todas as três estratégias de aprendizagem contribuiu para o desfecho final. Em vez disso, este estudo de caso estabelece as bases para a continuação dos trabalhos para examinar os circuitos neurais envolvidos no controle protético avançado.
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Disclosures
Os autores declaram não haver interesses financeiros concorrentes.
Acknowledgments
Os autores gostariam de agradecer ao senhor deputado Hans Oppel e seus técnicos protéticos de Otto Bock Healthcare Products GmbH para fabricar o soquete usado pelo participante neste estudo. Este estudo foi financiado pelo Conselho Europeu de Investigação (CEI), através da ERC Avançada Grant DEMOVE (No. 267888), a austríaca do Conselho para a Pesquisa e Desenvolvimento Tecnológico e do Ministério Federal Austríaco da Ciência, Pesquisa e Economia.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Michelangelo Hand | Otto Bock Healthcare Products GmbH, A | 8E500=L-M | |
| AxonRotation | Otto Bock Healthcare Products GmbH, A | 9S503 | |
| Wrist Flexor | Otto Bock Healthcare Products GmbH, A | prototype unit | |
| AxonMaster | Otto Bock Healthcare Products GmbH, A | 13E500 | |
| Electrode | Otto Bock Healthcare Products GmbH, A | 13E200=50AC | |
| ScissorFenceElectrodeCarrier | Otto Bock Healthcare Products GmbH, A | prototype unit | |
| Acquisition Software | Otto Bock Healthcare Products GmbH, A | prototype unit | |
| Carbon shaft | Otto Bock Healthcare Products GmbH, A | prototype unit |
References
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