Se describe una configuración basada en novela de realidad virtual que aprovecha el control voluntario de la mano para mejorar el rendimiento del motor-habilidad en otra parte (no entrenados). Esto se logra proporcionando retroalimentación sensorial basada en el movimiento en tiempo real como si la mano no entrenado se está moviendo. Este nuevo enfoque puede ser utilizado para mejorar la rehabilitación de pacientes con hemiparesia unilateral.
En cuanto se refiere a adquirir habilidades motoras, formación de movimiento físico voluntario es superior a todas las otras formas de entrenamiento (e.g. entrenamiento por observación o pasivo movimiento de las manos del alumno por un dispositivo robótico). Obviamente esto presenta un desafío importante en la rehabilitación de un miembro parético como control voluntario de movimiento físico es limitado. Aquí, describimos un plan de capacitación novedoso hemos desarrollado que tiene el potencial de superar este reto. Había explotado el control voluntario de la mano y proporciona retroalimentación sensorial manipulado movimiento basado en tiempo real como si la otra parte se está moviendo. Manipulación visual a través de realidad virtual (VR) fue combinado con un dispositivo que une los dedos mano izquierdos para seguir pasivamente movimientos derecha dedo voluntaria. En sujetos sanos, se demuestra aumento de rendimiento mejorado dentro de sesión de una extremidad en ausencia de entrenamiento físico voluntario. Resultados en sujetos sanos sugieren que formación con la única disposición VR también podría ser beneficioso para los pacientes con hemiparesia extremidad superior aprovechando el control voluntario de su mano sana para mejorar la rehabilitación de la mano afectada.
Práctica física es la forma más eficiente de la formación. Aunque este enfoque es bien1, es muy difícil en caso de que la capacidad básica del motor de la mano de la capacitación limitada2. Para evitar este problema, un gran y creciente cuerpo de literatura examina diversos enfoques indirectos de entrenamiento motor.
Uno de los enfoques de formación indirecta utiliza práctica física con una mano a introducir aumentos del funcionamiento en la otra mano (no practica). Este fenómeno, conocido como transferencia de intermanual, Cruz-Educación (CE) ha sido estudiado extensamente 3,4,5,6,7,8,9 y utilizada para mejorar el rendimiento en diversas tareas motor 10,11,12. Por ejemplo, en la configuración de la habilidad del deporte, los estudios han demostrado que baloncesto entrenamiento Dribling con una mano se transfiere a mayor goteo capacidades en la mano, 13,14,15.
En otro enfoque indirecto, el aprendizaje motor se facilita mediante el uso de feedback visual o sensorial. En el aprendizaje por observación, se ha demostrado que se pueden obtener ganancias de rendimiento importantes simplemente observando pasivamente otra persona realice la tarea16,17,18,19 ,20. Del mismo modo, entrenamiento propioceptivo, en la que la extremidad se mueve pasivamente, también fue demostrado para mejorar el rendimiento en tareas motor 12,21,22,23,24 , 25 , 26.
Junto, estas líneas de investigación sugieren que la entrada sensorial desempeña un papel importante en el aprendizaje. Aquí, demostramos que manipular en línea retroalimentación sensorial (visual y propioceptivo) durante el entrenamiento físico de un miembro resulta en el aumento de rendimiento aumentada en la extremidad opuesta. Describimos a un régimen de entrenamiento que da resultado un rendimiento óptimo en una mano, en la ausencia de su entrenamiento físico voluntario. La novedad conceptual del método propuesto reside en el hecho de que combina las tres diferentes formas de aprendizaje – es decir, aprendizaje por observación, la CE y el movimiento pasivo. Aquí examinamos si el fenómeno de la CE, junto con el espejo de regeneración visual y movimiento pasivo, puede ser aprovechado para facilitar el aprendizaje en sujetos sanos en la ausencia de movimiento voluntario física de la extremidad de la formación.
El concepto en esta configuración difiere del directo intenta entrenar físicamente la mano. En el plano metodológico – presentamos una configuración novedosa incluyendo tecnologías avanzadas tales como realidad virtual 3D y personalizados construidos dispositivos que permiten manipular la entrada visual y propioceptiva en un entorno ambiental natural. Demostrar mejor resultado usando el entrenamiento propuesto tiene consecuencias fundamentales para el aprendizaje del mundo real. Por ejemplo, los niños usan retroalimentación sensorial de una manera diferente de la de adultos27,28,29 y con el fin de optimizar el aprendizaje motor, los niños pueden requerir períodos más largos de la práctica. El uso de CE con retroalimentación sensorial manipulada podría reducir la duración del entrenamiento. Además, adquisición de habilidades de sport puede facilitarse usando este tipo de entrenamiento sofisticado. Finalmente, esto puede resultar beneficioso para el desarrollo de un nuevo enfoque para la rehabilitación de pacientes con déficit motor unilateral como un accidente cerebrovascular.
Describimos una configuración novedosa formación y demostrar cómo incrustar la regeneración sensorial virtual en un ambiente de mundo real optimiza el aprendizaje motor en una mano que no se entrena bajo control voluntario. Manipulamos feedback en dos modalidades: visual y propioceptivo.
Hay algunos pasos críticos en el protocolo presentado. En primer lugar, el sistema consta de varios componentes separados (guantes, VR auricular, cámara y dispositivo de movimiento pasivo) que deben conectarse con cuidado al configurar el entorno de VR. Para ello, el experimentador debe mantener el orden descrito en el protocolo y verificar la conveniencia de los sujetos.
La combinación de la manipulación visual y propioceptiva durante el entrenamiento introducido ganancias de rendimiento significativamente más altos en la mano no entrenado en relación con otros tipos de entrenamiento existentes como el aprendizaje por observación17y3 de la CE con y sin mano pasiva movimientos24,25,26.
Es una pregunta abierta si gana el mayor rendimiento en la actual manifestación generaliza a otras tareas, entrenamiento de duración, las modalidades de la retroalimentación o identidades de mano (mano activa o bi-manual de movimientos a la izquierda). El presente estudio se limitó a sujetos diestros usando una tarea de secuencia de dedo simples. Además, la manipulación de la propiocepción en la configuración actual se basa en un sistema que permite movimientos muy limitados (como el dedo flexión/extensión) para una formación relativamente a corto plazo. Trabajo adicional es necesaria establecer la generalización de la instalación presentada a otros tipos de comportamientos.
La configuración actual puede extenderse de varias maneras. En primer lugar, nuevos tipos de modalidades se pueden agregar por ejemplo, diferentes sonidos auditivos vinculante a los movimientos de dedos diferentes durante la tarea de secuencia. Esto podría resultar en un efecto aditivo supra que se optimiza aún más el aprendizaje en la mano. En segundo lugar, el diseño actual del sistema permite un intercambio fácil entre la mano de movimiento voluntariosa (mano derecha en la descripción actual) y la mano pasiva acoplada (mano izquierda). Los estudios futuros pueden capitalizar esta flexibilidad para examinar cómo direccionalidad de transmisión (entre las manos dominantes y no dominantes3) puede modificar el nivel de rendimiento cuando se utiliza las manipulaciones sensoriales presentadas. Por último, la única configuración VR desarrollamos puede adaptarse a tareas más complejas (en contraposición a la tarea de secuencia de dedo simple). Simulación Virtual de objetos externos tales como bolas, pernos y juntas puede ser embebido en el entorno real, proporcionando una experiencia de formación rica y atractiva.
En cuanto a las aplicaciones futuras, el efecto descrito en este estudio se puede usar con poblaciones clínicas tales como pacientes con hemiparesia extremidad superior introduciendo el entrenamiento físico con la mano sana y proporcionando retroalimentación visual como si la mano afectada es en movimiento. Dado que el control voluntario de la extremidad afectada se limita en tales poblaciones, este plan de formación tiene el potencial de eludir los desafíos de la terapia física directa de la mano afectada y tal vez mejor recuperación tarifas30 ,31. Este enfoque, explotando el fenómeno de la Cruz-educación y la terapia de espejo, así como tareas de rehabilitación bien establecido, no ha sido previamente probado en pacientes clínicos y tiene el potencial para proporcionar una rehabilitación más eficaz régimen. Finalmente, puesto que esta configuración es parcialmente Señor compatible, permite el uso de todo el cerebro resonancia magnética funcional (fMRI) para probar los circuitos neuronales relevantes durante dicha capacitación12.
The authors have nothing to disclose.
Este estudio fue apoyado por el principal programa de planificación de la Comisión de presupuesto y Israel Science Foundation (grant no. 51/11) y la Fundación de Ciencias de Israel (convocatoria Nº 1771/13 y 2043/13) (R.M.); la Yosef Sagol beca para investigación de la neurociencia, la beca honoraria presidencial israelí para la investigación de la neurociencia y la beca de Sagol escuela de Neurociencia (O.O.). Los fundadores no tenían ningún papel en el diseño del estudio, recopilación de datos y análisis, publicación o preparación del manuscrito. Los autores agradecen E. Kagan y A. Hakim ayuda con adquisición de datos, Lihi Sadeh y Y. Siman-Tov, Yuval Wilchfort con filmación y configuración y O. Levy Rehabit-Tec sistema de acceso al dispositivo de movimiento pasivo.
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