Medscape:本体觉将增强假肢的手臂功能

来自美国旧金山的新闻——一项最新研究显示,通过使用本体觉,瘫痪患者或许可以提高其控制假肢手臂的能力,该研究作为一篇摘要,于2014 年 4 月 8 日发表在美国神经外科医师协会(AANS)第 82 届年度会议上。

在本报告中,一名四肢瘫痪的患者能够操纵一个她并没有看到的虚拟现实的手臂,依靠的是一台能分析实际移动数据的计算机,所提供的外加的本体觉的反馈。"单独添加的本体觉反馈,显著提高了她执行一项任务的能力,"来自宾夕法尼亚州匹兹堡大学神经外科和生物工程的助理教授Elizabeth C. Tyler-Kabara博士说。

Tyler-Kabara博士在美国神经外科医师协会(AANS)第82届年会上,呈递了这项研究。

感觉反馈

本体觉——意识到一个人自己的身体所处的位置——是运动控制系统的关键部分,研究人员指出,缺乏本体觉输入就会导致运动性能出现严重问题。在颅脑损伤后康复训练的运动技能学习期间,本体觉的反馈是有益的。缺乏本体觉的病人,其手臂运动存在先天性缺陷。

当没有视觉指导时,他们做出到达运动的能力有很大的局限性,作者注意到。病人可以控制假肢的手臂,使用植入大脑中的脑-计算机连接器 (BCI)。然而,目前运行的控制假肢的脑-计算机连接器尚无感觉反馈。相反,使用脑-计算机连接器的病人必须依靠其视觉,移动这些假肢。

为了解决这一差距,Tyler-Kabara博士和她的同事们,将两个 96 通道的微电极阵列植入到病人的运动皮层。这个病人已经完全瘫痪,基本上保持着完整的感觉。该病人通过她的手臂外骨骼,给计算机提供输入指令。她也有一名助理手动移动她的胳膊。这个输入指令允许计算机理解来自她的大脑的信号,进而转换为她手臂的运动。

然后,计算机在显示器上提供了一个手臂移动的虚拟现实图像。病人能够操纵这个虚拟现实的手臂,基于这些来自她的大脑的信号。为了测试病人对这个虚拟现实手臂的控制能力,研究人员要求她,在1分钟内尽可能多次地移动这个虚拟现实手臂,在监视下做水平面上的跨线移动。然后,病人分别在蒙住眼睛和伴或不伴本体觉的视觉指导下执行任务。每种条件下,她都执行了5 次任务。

任务执行情况,伴或不伴本体觉及视觉指导

测量值

单纯视觉

非视觉,非本位觉

视觉及本位觉

单纯本位觉

跨线次数的中位数

25

6

19

18

 

研究人员推测,病人在视觉和本体觉结合的情况下,比单纯视觉实现更少的跨线移动,是因为计算机软件已经接受“培训”, 仅仅理解病人使用视觉输入的大脑信号。因此,他们试着再次实验,这次使用本体觉和视觉“训练”计算机。这次在使用视觉和本体觉的组合情况下,病人得分最高。

这项研究看起来很有前途,会议主持人Joseph Neimati博士这样告诉医景网站医学新闻频道的记者。来自美国田纳西州纳什维尔市范德比尔特大学的副教授Neimati博士说:"对于有意义的假肢的改善,我认为这项研究是真的有必要的向前迈出的一步"。"本体觉真的是运动控制的一个不可分割的部分,需要集成到这些设备中"。

Neimati博士和Tyler-Kabata博士已声明没有任何有关的财务关系。