Мы описываем Роман виртуальной реальности на основе установки, которая эксплуатирует добровольного контроля одной стороны для улучшения производительности мотор мастерство в другой (обучение). Это достигается путем предоставления в реальном времени на основе движения сенсорной обратной связи, как будто не обучены рука движется. Этот новый подход может использоваться для расширения реабилитации больных с односторонним гемипарез.
Что касается приобретения моторных навыков, обучение физическим движением добровольного превосходит все другие виды профессиональной подготовки (например обучение наблюдения или пассивным движением руки обучаемого роботизированного устройства). Это очевидно представляет серьезную проблему в деле реабилитации паретичной конечности, так как добровольный контроль физического движения ограничена. Здесь мы описываем Роман подготовки схему, которую мы разработали, что имеет потенциал, чтобы обойти этой серьезной проблемой. Мы эксплуатируемых добровольных управления одной рукой и предоставили в реальном времени на основе движения манипулировать сенсорной обратной связи, как будто другой движется. Визуальные манипуляции через виртуальной реальности (VR) была объединена с устройством, которое спаривает левой пальцы пассивно следить за движениями пальцев правой добровольной. В здоровых испытуемых мы показали прирост производительности более в течение сессии конечности в отсутствие добровольных физической подготовки. Результаты в здоровых испытуемых показывают, что обучение с уникальной установки VR может быть также полезным для больных с верхней конечности гемипарез эксплуатируя добровольный контроль их здоровой руки для улучшения реабилитации их затрагиваемой стороны.
Физическая практика является наиболее эффективной формой обучения. Хотя такой подход является хорошо установленным1, это очень сложным в тех случаях, когда основные мотор возможности подготовки руки ограниченное2. Чтобы обойти эту проблему, большого и растущего тела литературы изучила различные косвенные подходы Мотор обучения.
Один такой подход косвенные обучения использует физической практики с одной стороны представить прирост производительности в другой руке (не практикуется). Это явление, известное как кросс образования (CE) или intermanual передачи, был широко изучены 3,4,5,6,,78,9 и используется для повышения производительности в различных моторных задачи 10,,1112. Например в спортивных навыков настройки, исследования показали, что обучение баскетбольный, дриблинг в одной руке передает увеличился дриблинг возможности в других, неподготовленные руки 13,14,15.
В другой косвенный подход Мотор обучения облегчается за счет использования визуального или сенсорной обратной связи. В процессе обучения путем наблюдения, было продемонстрировано, что значительный прирост производительности можно получить просто путем пассивно наблюдать кого-то выполнить задачи16,,1718,19 ,20. Аналогичным образом проприоцептивной подготовки, в котором пассивно перемещается конечности, также было показано для улучшения производительности мотор задачи 12,21,,2223,24 , 25 , 26.
Вместе эти линии исследования предполагают, что сенсорного ввода играет важную роль в процессе обучения. Здесь мы демонстрируем, что манипулирование онлайн сенсорной обратной связи (визуальные и проприоцептивная) во время физической подготовки одной конечности приводит увеличенная производительность в противоположных конечностей. Мы описываем тренировочного режима, который дает результаты оптимальной производительности в руке, в отсутствие его добровольного физической подготовки. Концептуальной новизны предлагаемого метода заключается в том, что он сочетает в себе три различные формы обучения – а именно, обучение, наблюдение, CE и пассивные движения. Здесь мы рассмотрели ли явление CE, вместе с зеркальной визуальной обратной связи и пассивные движения, могут быть использованы для облегчения процесса обучения в здоровых испытуемых в отсутствие добровольных физического движения конечностей, обучение.
Концепция в этой установки отличается от прямого попыток приручить физически руку. На методологическом уровне – мы представляем новые установки, включая передовые технологии, такие как 3D виртуальной реальности и пользовательские построен устройства, которые позволяют манипулирования визуальные и проприоцептивная ввода в естественной окружающей обстановке. Демонстрируя Улучшенный результат с помощью предлагаемого учебного имеет основные последствия для реальных обучения. Например дети используют сенсорной обратной связи в манере, которая отличается от взрослых27,,2829 и чтобы оптимизировать Мотор обучения, дети могут потребовать более длительные периоды практики. Использование CE вместе с манипулировать сенсорной обратной связи может сократить продолжительность тренировки. Кроме того приобретение навыков спорта могло бы способствовать использование такого сложного обучения. Наконец это может оказаться полезным для разработки нового подхода к реабилитации больных с односторонним мотор дефицитом как инсульт.
Мы опишем Роман подготовки установки и продемонстрировать, как внедрение виртуальной сенсорной обратной связи в реальной среде оптимизирует Мотор обучения в руке, что не обучены под добровольный контроль. Мы манипулировать обратной связи в двух формах: визуальные и проприоцептивная.
Есть несколько важных шагов в представленных протокол. Во-первых система состоит из нескольких отдельных компонентов (перчатки, VR гарнитура, камеры и пассивные движения устройство), подключенные должен быть тщательно при настройке среды VR. С этой целью экспериментатор должен держать точный порядок, указанных в протоколе и проверить удобство испытуемых.
Сочетание визуальных и проприоцептивная манипуляции во время обучения значительно выше выигрыш в производительности в руке обучение относительно других, существующих типов обучения как обучения представлен наблюдения17и CE3 с и без пассивной стороны движения24,25,26.
Это открытый вопрос ли прирост повышение производительности в текущем демонстрации обобщается для других задач, обучение длительностей, формы обратной связи или рука тождества (слева активной стороны, или Би руководство движения). Настоящее исследование ограничивается правша предметам, с использованием простой палец последовательности задач. Кроме того проприоцепция манипуляции в текущей установки основан на систему, которая позволяет очень ограниченного движения (например, сгибание пальцев/расширение) для относительно краткосрочного обучения. Необходима дальнейшая работа для создания обобщения представленных установки для других видов поведения.
Текущие настройки могут быть расширены несколькими способами. Во-первых, новые типы механизмов могут добавляться например, привязки различных слуховых звуков другой палец движений во время последовательности задач. Это может привести к выше добавка эффект, который будет далее оптимизировать обучение в руке неопытного. Во-вторых текущий дизайн системы позволяет легко переключаться между добровольной движущихся (правая рука в текущем описании) и пассивно Впряженный руки (левая рука). Будущие исследования могут воспользоваться этой гибкости, чтобы изучить, как направление передачи (между доминирующей и недоминирующей руки3) можно изменить уровень производительности при использовании представленных сенсорной манипуляции. Наконец уникальные настройки VR, которую мы разработали может быть адаптирована для более сложных задач (в отличие от простой палец последовательности задач). Виртуальный симулятор внешних объектов, таких как шары, булавки и доски может быть встроен в реальной среде, обеспечивая богатый и привлечения учебных опыт.
Для будущих приложений эффект, описанный в настоящем исследовании может легко использоваться с клинической населения таких больных с верхней конечности гемипарез путем внедрения физической подготовки с здоровой рукой и предоставления визуальной обратной связи, как будто затрагиваемой стороны перемещение. Учитывая, что добровольный контроль над пораженной конечности ограничен в таких популяциях, эта схема обучения имеет потенциал обход проблемы прямого физической терапии затрагиваемой стороны и возможно, что приводит к лучше восстановления цены30 ,31. Этот подход, используя явление кросс образование и зеркало терапии, вместе с устоявшейся реабилитационных задач, ранее не тестировался в клинических больных и имеет потенциал для обеспечения более эффективной реабилитации режим. Наконец так как эта установка частично MR совместимые, она позволяет использовать всего мозг функционального магнитного резонанса (МР-томографию) для проверки соответствующих нейронных цепей, участвуют в ходе такой подготовки12.
The authors have nothing to disclose.
Это исследование было поддержано я-CORE программа планирования и составления бюджета Комитета Израиля научного фонда (Грант № 51/11), и Израиль научного фонда (№ 1771/13 и 2043/13) (р.м.); Йосеф Sagol стипендию для неврологии исследований, израильский президентской стипендии почетным для неврологии исследований и Sagol школа нейронаук стипендий (O.O.). Спонсоры имел никакой роли в дизайн исследования, сбор данных и анализ, решение опубликовать или подготовка рукописи. Авторы благодарят э. Каган и Хаким а. за помощь с сбора данных, Lihi саде и Юваль Wilchfort с съемки и установки и O. Леви и Y. Симан-тов из Rehabit-Tec системы для предоставления доступа к устройству пассивной движения.
Oculus Development Kit 1 | Oculus VR | The Oculus Rift DK1 is a virtual reality headset developed and manufactured by Oculus VR, and contains development kit. | |
5DT Data Glove 14 MRI Right-handed and left handed | Fifth dimension Technologies | 100-0009 and 100-0010 | The 5DT Data Glove Ultra is designed to satisfy the stringent requirements of modern Motion Capture and Animation Professionals. It offers comfort, ease of use, a small form factor and multiple application drivers. The high data quality, low cross-correlation and high data rate make it ideal for realistic realtime animation. |
PlayStation Eye Camera | Sony | The PlayStation Eye (trademarked PLAYSTATION Eye) is a digital camera device, similar to a webcam, for thePlayStation 3. The technology uses computer vision and gesture recognition to process images taken by the camera. | |
REHABILITATION SYSTEM REHABIT-TEC | Rehabit-Tec | www.rehabit-tec.com | The Rehabit-Tec Rehabilitation system is a rehabilitation system intended to allow a CVA injured individual advance self rehabilitation on the basis of mirror movements |