Informacija

Može li se kognitivno poboljšanje vježbanjem replicirati/zamijeniti produljenim stajanjem?

Može li se kognitivno poboljšanje vježbanjem replicirati/zamijeniti produljenim stajanjem?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Može li se kognitivno poboljšanje vježbanjem replicirati/zamijeniti produljenim stajanjem?

Kao, hoće li se BDNF osloboditi iz dugotrajnog stajanja. Radije bih koristio stojeći stol nego vježbanje (zbog želje za uštedom vremena).


Kratak odgovor

Vjerojatno ne.

Nešto duži odgovor

Ovaj prilično nedavni pregled pokazuje mali pozitivan učinak stolova za stojanje i mješovitih rezultata stolova za trake za kognitivne rezultate (napomena: ovo je sažetak 23 cjelovite studije). Za proučavanje kognitivnih performansi zapravo su proučavani samo stolovi na traci za trčanje, pa čak ni oni nisu pokazali učinke.

Bilo je nekih pozitivnih fizioloških ishoda i za stojeće i za trake za trčanje, ali mnogo dosljednije sa stolovima za trčanje. Stolovi na traci za trčanje izgledali su dobri za mršavljenje, osobito kod pretilih sudionika.

Sve u svemu, ne čini se da je poznato da puki stolić daje izravne kognitivne prednosti, iako su sve postojeće studije prilično male. Vjerojatno neće naštetiti, iako dugo stajanje može biti i problematično.

Nijedno od ovih istraživanja nije uspoređivalo učinke stojećih stolova s ​​učincima vježbanja.


Reference:

MacEwen, B. T., MacDonald, D. J., & Burr, J. F. (2015). Sustavni pregled stojećih stolova i stolova za trčanje na radnom mjestu. Preventivna medicina, 70, 50-58.


Postoje, međutim, studije poput ove:

Mehta, R. K., Shortz, A. E., & Benden, M. E. (2015). Pripremanje za učenje: Pilot istraživanje o neurokognitivnim prednostima školskih klupa koje su pristrasne. Međunarodni časopis za istraživanje okoliša i javno zdravlje, 13 (1), 59.

... koje imaju za cilj kognitivne prednosti stojećih stolova. Međutim, važno je napomenuti da jedan od autora ima patente na stojećim stolovima koje licenciraju tvrtke koje ih proizvode, uključujući neke od stolova korištenih u studiji.


Sučelje mozga i računala za kliničke svrhe: kognitivna procjena i rehabilitacija.

BCI su proučavani s primarnom motivacijom pružanja pomoćnih tehnologija osobama s teškim motoričkim smetnjama, osobito sindromom zaključavanja (LIS) uzrokovanim neurodegenerativnim bolestima poput amiotrofične lateralne skleroze (ALS) ili moždanog udara [1]. Takav pristup uključuje uporabu odgovarajućih kortikalnih signala kao ulaza za upravljanje vanjskim uređajima ili u svrhe augmentativne i alternativne komunikacije u pacijenata koji pate od ozljede središnjeg živčanog sustava. BCI je proučavan više od 25 godina i opsežno je validiran, čak i ako je još uvijek heterogen rezultati prema primijenjenoj metodi i uključenim populacijama [2, 3]. Pregled BCI studija nije unutar cilja ovog rada [4].

Novo područje istraživanja odnosi se na upotrebu BCI -ja za poboljšanje motoričkog i kognitivnog oporavka u okruženjima neurorehabilitacije. Zapravo, većina uobičajenih rehabilitacijskih alata zahtijeva minimalnu razinu motoričke kontrole za obavljanje terapijskih zadataka pa pacijentima s teškim motoričkim deficitom nije dopušteno proći tradicionalnu rehabilitacijsku obuku. Neki nedavni pregledi predstavili su i raspravljali o glavnom napretku u korištenju BCI u svrhe rehabilitacije [5-7]. Daljnji rad raspravljao je o trenutnom statusu BCI -a kao strategije rehabilitacije u pacijenata s moždanim udarom [8]. Osim korištenja BCI za obnavljanje motoričkih funkcija ili pružanje povratnih informacija pacijentima (tj. Tijekom motoričkog snimanja), autori podupiru daljnje prednosti praćenja aktivacije mozga tijekom rehabilitacije, osobito mogućnost praćenja globalne razine pozornosti koja se odnosi na zadatka i razine međupolmisičke ravnoteže.

U okviru neurorehabilitacije, procjena i obuka kognitivnih oštećenja predstavljaju inovativnije i manje istraženo područje. Procjena kognitivnih sposobnosti u pacijenata u uznapredovalim stadijima paralize predstavlja izazov, budući da standardni alati za procjenu i verbalnih i neverbalnih kognitivnih sposobnosti obično uključuju motorički odgovor. U ALS -u dokazi ukazuju na potrebu za nekim izmjenama zadatka kako bi standardna neuropsihološka procjena bila prikladna za pacijente s verbalnim i motoričkim oštećenjima [9]. Također Edinburški kognitivni i bihevioralni ALS zaslon (ECAS), koji su nedavno dizajnirali Abrahams i kolege [10] za pacijente s ALS-om, ne može se izvesti u umjereno teškim stadijima bolesti. Osim toga, čak se ni testovi koji se oslanjaju na neki oblik rudimentarne motoričke funkcije, poput treptanja, klimanja ili pokazivanja [11], ne mogu primijeniti na potpuno zatvorene pacijente gdje se čak može spriječiti i prisutnost minimalnih motoričkih funkcija.

Nedavno su učinjeni neki pokušaji kako bi se dobili verbalno-motorički pokazatelji promjena izvršnih funkcija u ALS-u. Konkretno, potencijali povezani s događajima (ERP) korišteni su za procjenu kognitivnih disfunkcija s minimalnim motoričkim zahtjevima [12-14]. Takav pristup, čak i ako je vrijedan, pruža kvantitativne i kvalitativne podatke koji se ne mogu usporediti s rezultatima dobivenim standardnim kognitivnim testiranjem, pa stoga ne dopušta pouzdanu i uzdužnu procjenu neuropsiholoških funkcija.

Procjena kognitivnih sposobnosti u pacijenata s teškim motoričkim smetnjama također ima relevantne implikacije za aspekte upotrebljivosti BCI sustava. Među fiziološkim i psihološkim čimbenicima koji utječu ili utječu na uporabu BCI -a, nekoliko je studija pokazalo utjecaj općeg mentalnog opterećenja i specifičnijih kognitivnih funkcija na performanse BCI -a. Na primjer, P300 ERP signali, koji se koriste u često prihvaćenim sustavima P300 BCI, ovise o procesima pažnje i radne memorije u takvom pristupu, smanjena razina pažnje ili viša razina opterećenja radne memorije povezana su s manjim amplitudama i produljenim kašnjenjima [15] . Nedavna istraživanja potvrdila su ulogu radne memorije, zajedno s općom inteligencijom [16] i pažnjom [17], na performansama P300 BCI. Neki su pristupi pokušali upravljati takvim aspektima koristeći različita sučelja [18] ili načine stimulacije [19], kako bi se smanjilo mentalno opterećenje. Osim potrebe za tehničkim prilagodbama, opisani nalazi ukazuju na potencijalnu korist treninga radne memorije za poboljšanje upotrebljivosti i performansi BCI -ja.

Korištenje BCI -a za kognitivni trening još je jedno novo polje istraživanja u okviru neurorehabilitacijskih postavki i moglo bi poboljšati klinička stanja pacijenata i upotrebljivost BCI -ja. Konkretno, mogućnost poboljšanja neuralne plastičnosti pružanjem povratnih informacija u stvarnom vremenu u privlačnom okruženju mogla bi poboljšati učinkovitost liječenja i njegovu prenosivost u kontekst stvarnog života.

Predstavljamo trenutno stanje u vezi s BCI aplikacijama koje se bave kognitivnim aspektima, s obzirom na pristupe koji ciljaju i procjenu i rehabilitaciju kognitivnih funkcija. Kao što je dolje opisano, takvi pristupi uključuju pacijente s teškim motoričkim deficitom, kako bi se prevladala verbalno-motorna ograničenja, zajedno s drugim kliničkim populacijama bez tjelesnih nedostataka, u skladu s prednostima koje pruža upotreba BCI u odnosu na tradicionalne kognitivne metode treninga.

Između siječnja i veljače 2017. pretraživali smo baze podataka PubMed, Web of Science i Scopus. Pretraživali smo pojmove "BCI" ili "sučelje mozak-računalo" ili "sučelje mozga-stroj" u kombinaciji sa sljedećim pojmovima: "neurofeedback", "kognitivni", "rehabilitacija", "trening", "procjena" i "neuropsihološki" . " Uključene su i druge definicije BCI-a (tj. Mind-Machine Interface (MMI)), međutim nisu postignuti relevantni rezultati, prema temi ovog pregleda. Pretražili smo popis referenci preuzetih radova kako bismo identificirali dodatne relevantne članke. Za sadašnji sustavni pregled uzete su u obzir samo studije na engleskom jeziku. U okviru ovog rada razmatrani su i drugi prikazi literature koji se bave temom našeg rada. Ukupan broj 1701 stavki pronađen je s PubMedom, 2950 stavki s Web of Science i 3977 stavki sa Scopusom.

Isključene su studije u kojima je NF opisan bez upućivanja na BCI sustav. Štoviše, studije su bile o kognitivnim zadacima/sposobnostima koje su bile uključene u BCI protokole sa drugim ciljevima osim procjene ili rehabilitacije kognitivnih sposobnosti (tj. Praćenje kognitivnog stanja tijekom motoričke rehabilitacije, sredstva za obavljanje motoričkih zadataka, proučavanje moždanih funkcija koje nisu usmjerene na kliničke svrhe) nisu uzeti u obzir.

Sustavno pretraživanje rezultiralo je s 9 zapisa za kognitivno ocjenjivanje i 15 zapisa o kognitivnom treningu, koji se sastoje od eksperimentalnih studija koje su uključene u tablice 1 i

2. Studije koje predstavljaju dizajn ili razvoj protokola zasnovanih na BCI bez izvještavanja o eksperimentalnim podacima o zdravim kontrolama ili kliničkim populacijama razmatrane su unutar rukopisa, ali nisu navedene u tablicama. Drugi rezultati koji se tiču ​​studija ili pregleda NF i BCI razmatrani su i objavljeni u uvodu i raspravi radi poboljšanja i podupiranja razmatranja o opisanim rezultatima. Zapravo, prema našim saznanjima, nema drugih pregleda o upotrebi BCI za kognitivnu procjenu ili rehabilitaciju.

3.1. Kognitivna procjena putem sustava temeljenih na BCI. Primjena BCI sustava u cilju razvoja novih alata za neuropsihološku procjenu uglavnom je koristila BCI na bazi EEG-a (vidi tablicu 1). Ove vrste BCI uključene su u neinvazivne BCI, odnosno ne zahtijevaju kiruršku implantaciju za dobivanje signala na površini EEG je najraširenija neinvazivna tehnika za BCI studije u neuroloških pacijenata [20]. Glavne paradigme temeljene na EEG-u su senzomotorni ritmovi (SMR), spori kortikalni potencijali (SCP), potencijali povezani s događajima (ERP) i vizualno evocirani potencijali (VEP).

Iversen i sur. [21, 22] čiji je cilj procijeniti neke kognitivne funkcije u potpuno paraliziranih pacijenata s ALS-om razvijanjem SCEG-a EEG-BCI. U prvoj studiji [21], obuka je primijenjena na dva teško paralizirana ALS pacijenta, tijekom koje su mogli naučiti kontrolirati određene komponente svog EEG -a kako bi usmjerili kretanje vizualnog simbola na monitoru. Zatim je proveden niz kognitivnih zadataka s dva izbora, poput diskriminacije neparnih/parnih brojeva i većih/manjih brojeva. Performanse su također ocijenjene pomoću paradigme podudaranja s uzorkom, koja je korištena za ispitivanje sposobnosti razlikovanja brojeva, slova, boja i za obavljanje jednostavnih izračuna. U uzastopnoj studiji, Iversen i sur. [22] upotrijebili su istu SCP-EEG kontrolu kako bi zadali uvjetno-asocijativni zadatak učenja pacijentu s kasnom fazom ALS-a, testirajući sposobnost učenja proizvoljnih asocijacija među vizualnim podražajima. U obje studije primijećena je dobra razina točnosti u otkrivanju performansi pacijenata, prema eksperimentalnom dizajnu ispitanika. Pacijenti su također mogli razumjeti usmene upute te sukladno tome odgovoriti u uzastopnim zadacima. Međutim, takva metoda zahtijeva opsežno predtreniranje kako bi se naučilo kontrolirati EEG, što može potrajati i nekoliko tjedana, ne može se koristiti za zadatke koji se temelje na prisjećanju ili gdje se mora izabrati između više od dva podražaja.

Perego i coll. [23] primijenili su sustav BCI na temelju vizualno evociranih potencijala (SSVEP) zasnovan na stabilnom stanju kako bi razvili psihometrijsku procjenu na temelju široko korištenog kliničkog testa (Raven Colored Progressive Matrix (RCPM)). Protokol je potvrđen na 19 zdravih ispitanika i uspoređen je s administracijom na papiru: rezultati su pokazali podudarne performanse postignute s dvije metode. Uzastopna studija autora [24] testirala je kognitivni protokol SSVEP BCI na uzorku pacijenata s tjelesnim invaliditetom zbog različitih neuroloških bolesti i potvrdila njegovu pouzdanost u kliničkoj populaciji, međutim, 11 od 26 sudionika isključeno je iz protokola prema nehotična kretanja i loša suradnja ili zato što nisu izazvali odgovor SSVEP -a. Westergren i sur. [25] primijenili su BCI temeljen na SSVEP-u za razvoj četiri kognitivna testa na temelju matričnih testova Wechsler-ove ljestvice inteligencije odraslih (WAIS), davali su kratku bateriju skupini od 11 zdravih ispitanika, dobivajući nalaze koji podržavaju točnost i upotrebljivost razvijenih sustav. Čak i ako obećava, ovaj protokol treba potvrditi na kliničkoj populaciji.

Općenito, opisani pristupi predstavljaju neka ograničenja, kao što je važno preuređivanje izvornih kognitivnih testova, koji mogu proizvesti pristrane rezultate i nadalje opsežno predškolovanje, prilagodba pojedinačnih kognitivnih testova ne odgovara kliničkoj potrebi za opsežnom neuropsihološkom procjenom.

Za razliku od drugih pristupa BCI, oni zasnovani na P300 ne zahtijevaju učenje samoregulacije odgovora mozga i povratnih informacija. Moguće smanjenje vremena treninga važna je šansa za proširenje uporabe proširene i alternativne komunikacije (AAC) na svrhe kognitivne procjene [26]. S druge strane, uporaba P300 zahtijeva, kao preduvjet, netaknut vizualni sustav, barem za vizualni modalitet, za koji se pokazalo da je pouzdaniji od slušnog i očuvana sposobnost obraćanja pažnje to može predstavljati problem kod nekih pacijenata. Nedavno smo predstavili novu verbalno-motoričku neuropsihološku bateriju, prilagođavajući neke tradicionalne neuropsihološke testove (tj. Token Test, Modified Card Sorting Test (MCST), Raven Colored Progressive Matrix (RCPM) i d2 Test) P300-BCI administraciju, prema razumnom pridržavanju izvornih potvrđenih testova [27]. Istražene su komponente upotrebljivosti, odnos prema kliničkim i psihološkim varijablama te konvergentna valjanost razvijene baterije u uzorku pacijenata s ALS -om i zdrave kontrole. U pacijenata s ALS-om, predložena procjena temeljena na P300-BCI pokazala je visoku stopu točnosti kalibracije, zajedno sa zadovoljavajućom razinom upotrebljivosti i osjetljivosti, neovisno o kliničkim aspektima, kao što su napredovanje bolesti (ALFRS-R) i početak bolesti, ili psihološki čimbenici poput anksioznosti i depresije. Čak i ako opisani protokol zadovoljava potrebu za sveobuhvatnom procjenom kognitivnih sposobnosti, neki problemi proizlaze iz izvođenja nekoliko testova s ​​BCI -om, osobito produljeno vrijeme za administraciju i kognitivni napor moglo bi uključivati ​​učinke umora i smanjiti pouzdanost procjene. Ovo je istraživanje uključeno u prošireni projekt, procjenjujući uporabu P300-BCI za neuropsihološku procjenu, s posebnom pozornošću na upotrebljivost, ugodnost, umor i emocionalne aspekte [28, 29]. Unutar takvog projekta izvedeni su preliminarni pokušaji prilagodbe drugog široko rasprostranjenog tradicionalnog neuropsihološkog testa, odnosno verbalne tečnosti, kao dokaz koncepta koji zahtijeva daljnja istraživanja.

Nedavno je za otkrivanje obrade brojeva i mentalnog izračunavanja u pacijenata s poremećajem svijesti (DOC) korišteno hibridno sučelje mozak-računalo koje kombinira P300 i SSVEP [30]. Rezultati su dobiveni na jedanaest pacijenata: pet ih je postiglo stope točnosti koje su bile znatno veće od razine šanse te pokazale očuvanu sposobnost slijeđenja naredbi, uz sposobnosti obrade broja i izračunavanja. Međutim, pacijenti su se lako umarali, što je dovelo do nedovoljnih podataka o treningu, a njihova razina pažnje koja je odabirana prema objektima bila je znatno niža nego kod zdravih ispitanika. Štoviše, BCI-i ovisni o pogledu mogu pružiti nepouzdane podatke u pacijenata s DOC-om, jer često gube sposobnost fiksiranja pogleda, stoga bi vizualne sposobnosti trebalo točno procijeniti kada se koriste BCI-i ovisni o pogledu, koje bi na kraju trebalo zamijeniti sustavima neovisnima o pogledu.

Zatim, polje istraživanja razvoja kognitivnih zadataka na temelju BCI -a za bolesnike s motoričkim smetnjama tek je u zoru i predstavlja obećavajuće područje za razvoj.

3.2. Kognitivni trening neuroloških pacijenata i zdravih ispitanika sredstvima BCI. BCI je korišten za poboljšanje pažnje i drugih kognitivnih sposobnosti (vidi Tablicu 2), na temelju načela neurofeedback (NF) terapije (T). Konkretno, NFT koji se uglavnom koristi je zasnovan na površinskom EEG -u, jer je relativno jeftin, upotrebljiv i prenosiv. EEG-NFT uključuje da se neuronski signali mogu mjeriti i koristiti za poboljšanje neuronskih funkcija: pacijenti promatraju prikladan grafički prikaz svoje stvarne moždane aktivnosti, obično obrađene putem računala, i uče samostalno regulirati tu aktivnost kako bi je doveli do željeno stanje. Ovaj se pristup koristio za liječenje nekoliko stanja, uključujući i neurološke i psihološke poremećaje, poput poremećaja hiperaktivnosti s nedostatkom pažnje (ADHD), anksioznosti, epilepsije i poremećaja ovisnosti [31]. Štoviše, NF je također primijenjen za kognitivno poboljšanje [32-34]. Tipično, zadaci uključeni u NFT ponavljaju se i standardizirani su i odgovaraju na potrebu da se sudionicima ukaže kada su dosegli traženi obrazac moždanog vala. Neki od rezultata dobivenih takvim pristupom kod pacijenata s ADHD -om kontroverzni su, na primjer, nedavni sustavni pregled i eksperimentalna studija [35] zaključili su da literatura ne podržava bilo kakvu korist NF -a na neurokognitivno funkcioniranje u ADHD -u, vjerojatno zbog ograničenja studija. Opsežan pregled pristupa NF -u izlazi iz okvira ovog članka.

Nedavno su korišteni EEG-BCI sustavi za poboljšanje kognitivnih funkcija u pacijenata s ADHD-om. Munoz i kolege [36] osmislili su i predstavili videoigru zasnovanu na BCI za obučavanje stalne pozornosti kod pacijenata s ADHD-om, koja će se implementirati pomoću jeftinih BCI sustava. Međutim, takav sustav nije potvrđen u kliničkoj populaciji. Lim i kolege [37, 38] razvili su niz igara za trening, gdje se razine pažnje korisnika mjerene EEG signalima mogu koristiti za izvođenje vježbi. Takav pristup pokazao se korisnim za poboljšanje sposobnosti pažnje kod djece s ADHD-om, poboljšanjem ocjena nepažnje koje su ocijenili roditelji na skali ocjene ADHD.

Lee i kolege zatim su izmijenili svoj program obuke u uzastopnoj studiji, predstavivši novu igru ​​sa komponentom treninga pamćenja koja se odnosi na stariju populaciju [39]. Pokazalo se da je BCI obuka poboljšala pozornost, vizualno-prostorne i memorijske komponente, štoviše, iskoristivost i prihvatljivost zadovoljavali su ciljnu populaciju.Isti su autori zatim ponovili studiju na uzorku zdravih, pretežno kinesko govorećih starijih osoba, kako bi se utvrdila općenitost razvijenog sustava i zadaća obuke na različitu jezičnu populaciju [40]. Potvrdili su BCI trening potencijal za poboljšanje spoznaja kod starijih osoba koje govore engleski i kineski, pokazujući njegovu upotrebljivost i prihvatljivost u potonjoj populaciji.

Još jednu primjenu BCI-a za kognitivno poboljšanje u starijih osoba razvili su Gomez-Pilar i suradnici [41, 42]. Autori su razvili BCI sustav temeljen na motoričkim slikama za izvođenje NF-a kod zdravih starijih osoba, koji je realiziran pomoću pet različitih zadataka povećanja razine težine. U takvim zadacima ispitanici su se osposobljavali za učenje i uvježbavanje motoričke slike te izvođenje logičkih vježbi i vježbi pamćenja. Povratne informacije sastojale su se od stavke koja se kreće po zaslonu, a kontrolirane su zadaćama motoričke slike. Rezultati kognitivnih testova i promjena EEG -a pokazali su poboljšanje nakon pet sesija. Kognitivne promjene osobito su se odnosile na vizualno -prostornu, jezičnu, memorijsku i konceptualnu domenu.

Takve su studije od posebnog interesa, jer se samo nekoliko primjena NFT -a prethodno odnosilo na kognitivno poboljšanje u starijih osoba [31, 43, 44].

Pineda i sur. [45] također su pretpostavili da bi NF temeljen na BCI koji koristi specifične EEG frekvencijske opsege trebao inducirati neuroplastične promjene zrcalnog neuronskog sustava u poremećaju spektra autizma (ASD). Prema tim prijedlozima, Friedrich i kolege [46] razvili su aplikaciju BCI igre za kombinirano liječenje NF -a i biofidbeka za djecu s ASD -om. Predloženi sustav zahtijeva od djece da moduliraju svoju moždanu aktivnost i perifernu fiziološku aktivaciju u društvenim igrama, uz povratnu informaciju koja se sastoji od ponašanja emocionalne imitacije unutar društvenih interakcija. Takav pristup uključuje vrijednost održavanja interesa igrača i ostvarivanja ekoloških situacija kako bi se povećalo učenje i prenijelo u kontekst stvarnog života.

Kim & amp Lee [47] koristila je trening funkcionalne električne stimulacije (FES) temeljen na BCI-u za djecu zahvaćenu spastičnom cerebralnom paralizom, a uzorci EEG-a tijekom koncentracije korišteni su za pokretanje FES-a: FES je primijenjen kao pacijenti koncentrirani na produžetak prsta, ekstenziju zgloba, zglob otmice i obrezivanja zgloba dok držite šipku za ručni zglob. SMR i srednji beta valovi (M-beta) zabilježeni su prije i nakon treninga kao mjere ishoda. Rezultati su pokazali povećanje takvih indeksa koji su povezani s logičkim razmišljanjem, rješavanjem problema i pažnjom na vanjske podražaje, što ukazuje na učinak izvedenog treninga i na nemotoričke funkcije. Salisbury i kolege [48] predstavili su studiju izvedivosti u jednom slučaju na pacijentu s ozljedom leđne moždine (SCI), gdje je EEG-BCI upotrijebljen za smanjenje boli i poboljšanje nemotornih funkcija poput raspoloženja i spoznaje, u sklopu stacionarnog rehabilitacijskog liječenja. Čak i ako nema podataka o opisanim terapijskim ciljevima, studija je podržala izvedivost i podnošljivost ovog pristupa kod pacijenata. Uzastopna studija na proširenom uzorku SCI pacijenata [49] nije pokazala nikakav učinak BCI treninga na mjere vezane za spoznaju, psihološku dispoziciju i bol.

Druga primjena BCI -a na kognitivne funkcije oporavka odnosi se na rehabilitaciju afazije u pacijenata s moždanim udarom [50, 51]. Kleih i njegovi kolege [50] podržali su izvedivost komunikacijskog sustava s spelerima P300-BCI sa pacijentima s afazom, nakon provedbe individualiziranih prilagodbi i određene obuke. Prema autorima, daljnja primjena razvijenog pristupa mogla bi uključivati ​​poboljšanje neuralne plastičnosti aktiviranjem jezičnih sklopova, promičući oporavak afazije. Musso i kolege [51] prethodno su istražili prisutnost neuronskih markera slušne pozornosti i akustičke obrade kao preduvjeta za primjenu slušne BCI u bolesnika s moždanim udarom i zaključili da bi BCI trening mogao biti izvediv za njega. Takvi obećavajući nalazi trebali bi biti potkrijepljeni daljnjim istraživanjima na ciljnom uzorku, ali bi mogli biti preliminarni u primjeni BCI -ja za sanaciju deficita proizvodnje govora kod pacijenata s afazom. Nadalje, memorijske funkcije su također obrađene u pacijenata s moždanim udarom s NF intervencijama na bazi BCI [52]. Autori su upotrijebili skup relevantnih neurofizioloških indeksa koji su otkrili osjetljive na ishode intervencija u treningu, stoga ih je korisno integrirati u standardne rezultate neuropsihološke procjene kako bi se procijenile i kvantificirale promjene izazvane kognitivno rehabilitacijskom intervencijom zasnovanom na BCI.

Burke i kolege [53] koristili su intrakranijalni EEG (iEEG) kod neurokirurških pacijenata za otkrivanje theta i alfa oscilacija koje su u korelaciji s optimalnim kodiranjem memorije, pa su ih tako koristili za pokretanje prezentacije stavke u zadatku besplatnog opoziva. Ovo je prva primjena iEEG -a u BCI za poboljšanje memorijskih funkcija.

Osim EEG -a, pokazalo se da NF studije temeljene na funkcionalnoj magnetskoj rezonanciji (MRI) proizvode promjene u ponašanju kod shizofrenije i poremećaja ovisnosti o tvarima. Nekoliko je studija istraživalo utjecaj voljne regulacije mozga na određena područja, poput amigdale i prednjeg cingulata, na kogniciju i ponašanje. Na temelju ovih nalaza, Rana i kolege [54] istražili su izvedivost primjene povratne MRI NF u stvarnom vremenu u istraživanju starenja. U uzorku zdravih starijih osoba pokazali su da je voljna kontrola prednje insule tijekom zadatka prepoznavanja emocija lica povezana s povećanom kognitivnom fleksibilnošću, podupirući učinkovitost ovog pristupa za kognitivno poboljšanje i trening.

Još jedno zanimljivo područje rada odnosi se na uporabu virtualne stvarnosti kao terapijske intervencije za neuro-rehabilitaciju i njezinu integraciju s BCI sustavima [55]. Zanimljiva primjena takvog modela je ona Rohanija i Puthusserypadyja [56], koji su realizirali VR sustav zasnovan na P300 (virtualna učionica) za obučavanje sposobnosti pažnje kod pacijenata s ADHD -om. Ova studija je također prvi pokušaj razvoja BCI sustava za obuku pažnje koji se temelji na potencijalu P300, u skladu s njegovom izravnom vezom s pažnjom i dobrovoljnom kognitivnom aktivnošću. Razvijeni sustav, testiran na zdravim sudionicima, pokazao se obećavajućim, potkrijepljen upotrebljivošću i motivacijskim aspektima.

Općenito, prezentirane studije uključuju povećanje razine složenosti i sofisticiranosti u odnosu na tradicionalne modele NF -a: integraciju višedimenzionalnih indeksa (tj. Neuropsihološke, neurofiziološke i bihevioralne), ostvarivanje privlačnih i realnih postavki za obuku kognitivnih funkcija i korištenje inovativnih BCI sustava.

Prikazali smo pregled studija koje koriste različite BCI sustave s ciljem ostvarivanja kognitivne procjene ili rehabilitacijskih protokola. Glavne mjere i postupci usvojeni u opisane svrhe sažeti su kako slijedi. Što se tiče kognitivne procjene, studije su prezentirale uglavnom zaposlene ad hoc kognitivne zadatke, realizirane prema karakteristikama i ograničenjima usvojene BCI paradigme [21, 22, 25, 30]. Cipresso i sur. [28, 29] koristili su nadaleko poznati kognitivni test, odnosno verbalnu tečnost, čak i sa značajnim izmjenama u administraciji i bodovanju u odnosu na tradicionalnu verziju "papir i olovka", kako bi se prilagodili BCI sustavu. Drugačije, nekoliko je autora [23, 24, 27] realiziralo BCI-baziranu verziju potvrđene i standardizirane neuropsihološke mjere fluidne inteligencije, to jest RCPM-a, s posebnom pažnjom na održavanju razumnog pridržavanja izvornog testa. Oba su autora naglasila konvergentnu valjanost prilagođenog testa drugim srodnim mjerama papira i olovke. Poletti i sur. [27] također su realizirali prilagodbe drugih tradicionalnih potvrđenih neuropsiholoških testova, proširujući svrhe prema realizaciji verbalno-motoričke sveobuhvatne neuropsihološke baterije slične onoj koja se koristi u kliničkim okruženjima.

Prema kognitivnoj rehabilitaciji, metode se čine heterogenijima, kako prema različitim kliničkim populacijama (npr. ADHD, zdrave starije osobe, bolesnici s moždanim udarom i ozljede leđne moždine), tako i prema specifičnoj meti kognitivnih intervencija (pažnja, pamćenje, jezik, i vizualne prostorne sposobnosti). Obično se kognitivna rehabilitacija oslanja na skup zadataka i postupaka koji su fleksibilniji i prilagodljiviji od onih koji se koriste u svrhu kognitivne evaluacije, budući da je prilagođena specifičnim potrebama i preostalim sposobnostima pacijenata. Štoviše, realizacija privlačnih postavki za kognitivni trening, ponekad uključujući i sustave igara, podrazumijeva realizaciju realnijih i interaktivnih protokola koje je potrebno dosljedno usvojiti u nekoliko studija radi standardizacije.

S obzirom na regrutirane kliničke populacije, unatoč primjeni BCI-a za kognitivnu procjenu uglavnom su se odnosile na kliničke populacije s tjelesnim invaliditetom do zaključanih uvjeta (tj. ALS i MCS), za koje su BCI i druge pomoćne tehnologije prvo razvijene, kognitivna rehabilitacija je uglavnom bila koristi se kod ciljanih pacijenata s NFT -om (ADHD, ASD i kognitivno poboljšanje u starijih osoba). Novo područje istraživanja odnosi se na primjenu BCI -a za rehabilitaciju jezičnog deficita kod pacijenata s moždanim udarom, čak i ako je do sada prikupljeno nekoliko i heterogenih nalaza.

Zanimljiv nalaz koji proizlazi iz ovog pregleda odnosi se na ograničen broj studija koje se bave uporabom BCI za kognitivnu procjenu pacijenata s tjelesnim ograničenjima, unatoč kliničkoj i etičkoj važnosti longitudinalne neuropsihološke evaluacije u neurološkim poremećajima, osobito u neurodegenerativnim stanjima. Možda je potreba za skupom opremom i posebnim kompetencijama za korištenje sustava i analizu podataka jedna od glavnih prepreka u korištenju BCI u kliničkim okruženjima. Trenutno je široko korištena BCI paradigma vizualni P300 BCI: čak i ako zahtijeva od pacijenata da izvedu očne pokrete i fiksaciju u određenoj mjeri, nekoliko je studija pokazalo da se može primijeniti i kod pacijenata s ALS -om u kasnoj fazi bolesti gdje je okulomotorni sposobnosti se često mijenjaju [57, 58]. Međutim, nekoliko je studija predložilo BCI neovisne o pogledu P300 ili SSVEP temeljene na pacijentima s DOC-om koji često gube sposobnost fiksiranja pogleda kako bi nadvladali takvo kliničko i metodološko pitanje [30].

S obzirom na uporabu BCI -a uz tradicionalnije NF aplikacije, vizualizacije povratnih informacija u NFT (i biofeedback) paradigma kreću se od kontroliranja jednostavnog stupčastog grafikona do složenijih i realističnijih vizualnih podražaja. U tipičnoj primjeni NFT -a povratne informacije nisu povezane sa specifičnim značenjem signala koji se treniraju ili očekivanim ishodima u ponašanju. Međutim, određene povratne informacije za određene signale koji se treniraju mogu biti učinkovitije u promicanju promjena u ponašanju aktiviranjem određenih područja mozga. Štoviše, razina motivacije uključena u izvršavanje zadatka povećana je osjećajem djelovanja koji korisnik percipira, odnosno njegovom sposobnošću da učini nešto važno. U te se svrhe uvođenje novih načina davanja povratnih informacija i nagrada unutar NFT-a zasnovanog na BCI-u, poput okruženja virtualne stvarnosti, obećava poboljšanjem učinkovitosti i prenosivosti učenja u kontekst stvarnog života.

Drugo pitanje koje se odnosi na uporabu BCI -a za kognitivnu procjenu i, točnije, u svrhe rehabilitacije je pitanje sporih učenika, osobito primjenjivo na starije osobe [54]. Mogućnost integriranja skupih modaliteta usmjerenih na duboku regiju mozga, poput NF-a temeljenog na fMRI, s manje troškovno intenzivnim metodama treninga NF-a, odnosno EEG-om, mogla bi pomoći u pružanju dužeg perioda obuke takvoj populaciji. Nova tehnologija, korisna u ove svrhe, predstavljena je fMRI u stvarnom vremenu (rtfMRI) [59]. Čak i ako je ovaj pristup slabo istražen randomiziranim kliničkim studijama, njegova potencijalna primjena u kombinaciji s drugim tehnologijama zaslužuje daljnje razmatranje.

Zaključno, neki novi izazovi proizlaze iz ovog pregleda i predstavljaju moguće relevantne ciljeve budućih istraživanja na području uporabe BCI -a u kliničke svrhe. Posebno:

(1) mogućnost uvođenja obuke zasnovane na BCI-u u dom pacijenta, razvijanjem jeftinih i prijenosnih sustava, kako bi se pružili intenzivniji, učinkovitiji i dugotrajniji tretmani kognitivnih funkcija

(2) u odnosu na prethodnu točku, poboljšanje upotrebljivosti (pojednostavljenje postupaka) i prilagodljivost BCI -ja osobito karakteristikama korisnika i kognitivnim sposobnostima, pitanje istraživanja upotrebljivosti nije detaljno opisano u ovom pregledu, ali predstavlja relevantan aspekt kada se radi o kliničkoj populaciji i njihovim obiteljima [7]

(3) istraživanje o rezultatima kognitivnih intervencija temeljenih na BCI-u, posebno s obzirom na funkcionalne promjene i reorganizaciju mozga, korištenje kvantitativnih mjera, poput fMRI i EEG-a, koje će biti integrirano s bihevioralnim i neuropsihološkim nalazima, pomoći će boljem pojasniti učinkovitost i utjecaj protokola obuke, što je također predloženo u nedavnim pregledima [60, 61]

(4) poboljšanje u provedbi neuropsiholoških testova temeljenih na BCI, koje će se potvrditi u kliničkim populacijama prema mjerama zlatnog standarda, takav pristup trebao bi uzeti u obzir pojednostavljenje postupaka za provođenje testova i ograničen broj stavki koje čine svaki test , kako bi se smanjio kognitivni napor i smetnje u otkrivanju kognitivnih profila pacijenata prema ovim povećanim komponentama upotrebljivosti i pouzdanosti, nekoliko aspekata spoznaje trebalo bi biti uključeno u protokole procjene zasnovane na BCI, kako bi se zadovoljile kliničke i etičke potrebe uključene u neurodegenerativni poremećaji.

Sveukupno, čak i uz određena ograničenja zbog tehničkih i metodoloških pitanja, literatura o BCI-u ističe obećavajuća otkrića i u kontekstu kognitivne procjene i u kontekstu obuke, čime se promiču inovativne aplikacije zasnovane na BCI za neurorehabilitacijske postavke i istraživanja starenja.

Autori izjavljuju da nema sukoba interesa u vezi s objavom ovog članka.

[1] D. de Massari, C. A. Ruf, A. Furdea i sur., "Komunikacija mozga u zaključanom stanju", Mozak, sv. 136, br. 6, str. 1989-2000, 2013.

[2] M. Marchetti i K. Priftis, "Sučelja mozga i računala u amiotrofičnoj lateralnoj sklerozi: metanaliza", Klinička neurofiziologija, sv. 126, br. 6, str. 1255-1263, 2015.

[3] R. M. Gibson, A. M. Owen i D. Cruse, "Sučelje mozga i računala za pacijente s poremećajima svijesti", Progress in Brain Research, vol. 228, str. 241-291, 2016.

[4] N. Birbaumer, A. Ramos Murguialday, C. Weber i P. Montoya, "Neurofeedback and Brain-Computer Interface. Clinical Applications," International Review of Neurobiology, vol. 86, str. 107-117, 2009.

[5] U. Chaudhary, N. Birbaumer i A. Ramos-Murguialday, "Sučelja mozga i računala za komunikaciju i rehabilitaciju", Nature Reviews Neurology, vol. 12, ne. 9, str. 513-525, 2016.

[6] J. J. Daly i J. E. Huggins, "Sučelje mozak-računalo: trenutne i nove aplikacije rehabilitacije", Arhiv fizikalne medicine i rehabilitacije, sv. 96, br. 3, str. S1-S7, 2015.

[7] A. Riccio, F. Pichiorri, F. Schettini i sur., "Povezivanje mozga s računalom radi poboljšanja komunikacije i rehabilitacije nakon oštećenja mozga", Progress in Brain Research, vol. 228, str. 357-387, 2016.

[8] L. E. van Dokkum, T. Ward i I. Laffont, "Sučelja računalnog mozga za neurorehabilitaciju-njegov trenutni status kao strategija rehabilitacije nakon moždanog udara", Annals of Physical and Rehabilitation Medicine, vol. 58, ne. 1, str. 3-8, 2015.

[9] L. H. Goldstein i S. Abrahams, "Promjene u spoznaji i ponašanju kod amiotrofične lateralne skleroze: priroda oštećenja i implikacije za procjenu", The Lancet Neurology, vol. 12, ne. 4, str. 368-380, 2013.

[10] S. Abrahams, J. Newton, E. Niven, J. Foley i T. H. Bak, "Skrining za spoznaju i promjene ponašanja kod ALS -a", Amiotrofična lateralna skleroza i frontotemporalna degeneracija, sv. 15, br. 1-2, str. 9-14, 2014.

[11] A. Anastasia i S. Urbina, Psihološka ispitivanja, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, SAD, 7. izdanje, 1997. godine.

[12] C. Seer, S. Fiirkotter, M.-B. Vogts i sur., "Izvršne disfunkcije i potencijali mozga povezani s događajima u bolesnika s amiotrofičnom lateralnom sklerozom", Frontiers in Aging Neuroscience, vol. 7, članak 225., 2015.

[13] B. Kotchoubey, S. Lang, S. Winter i N. Birbaumer, "Kognitivna obrada u potpuno paraliziranih pacijenata s amiotrofičnom lateralnom sklerozom", European Journal of Neurology, vol. 10, ne. 5, str. 551-558, 2003.

[14] N. Neumann i B. Kotchoubey, "Procjena kognitivnih funkcija kod ozbiljno paraliziranih i teško oštećenih mozga pacijenata: neuropsihološke i elektrofiziološke metode", Brain Research Protocols, vol. 14, br. 1, str. 25-36, 2004.

[15] J. Polich, "Ažuriranje P300: integrativna teorija P3a i P3b", Klinička neurofiziologija, sv. 118, br. 10, str. 2128-2148, 2007.

[16] S. A. Sprague, M. T. McBee i E. W. Sellers, "Učinci radne memorije na performanse sučelja mozga i računala", Clinical Neurophysiology, vol. 127, br. 2, str. 1331-1341, 2016.

[17] A. Riccio, L. Simione, F. Schettini i sur., "Pažnja i izvedba BCI temeljena na P300 kod ljudi s amiotrofičnom lateralnom sklerozom", Frontiers in Human Neuroscience, vol. 7, članak 732, 2013.

[18] L. da Silva-Sauer, L. Valero-Aguayo, A. de la Torre-Luque, R. Ron-Angevin i S. Varona-Moya, "Koncentracija na performanse s BC3 sustavima na bazi P300: pitanje značajki sučelja, "Primijenjena ergonomija, sv. 52, članak 2090, str. 325-332, 2016.

[19] J. Xie, G. Xu, J. Wang, M. Li, C. Han i Y. Jia, "Učinci mentalnog opterećenja i umora na stacionarne evocirane zadatke sučelja moždanog računala: usporedba povremeno treperenje i vizualna pozornost temeljena na obrnutom kretanju, "PLoS ONE, sv. 11, br. 9, ID članka e0163426, 2016.

[20] A. Burns, H. Adeli i J. A. Buford, "Sučelje mozga i računala nakon ozljede živčanog sustava", Neuroscientist, sv. 20, ne. 6, str. 639-651, 2014.

[21] IH Iversen, N. Ghanayim, A. Kubler, N. Neumann, N. Birbaumer i J. Kaiser, "Alat za sučelje mozga i računala za procjenu kognitivnih funkcija u potpuno paraliziranih pacijenata s amiotrofičnom lateralnom sklerozom", Klinička neurofiziologija , sv. 119, br. 10, str. 2214-2223, 2008.

[22] I. H. Iversen, N. Ghanayim, A. Kubler, N. Neumann, N. Birbaumer i J.Kaiser, "Uvjetno asocijativno učenje ispitano kod paraliziranog pacijenta s amiotrofičnom lateralnom sklerozom pomoću tehnologije sučelja mozga i računala", Bihevioralne i moždane funkcije, sv. 4, članak 53, 2008.

[23] P. Perego, A. C. Turconi, G. Andreoni i sur., "Procjena kognitivnih sposobnosti validacijom sučelja mozga i računala nove metode procjene kognitivnih sposobnosti", Journal of Neuroscience Methods, vol. 201, br. 1, str. 239-250, 2011.

[24] P. Perego, A. C. Turconi, C. Gagliardi i G. Andreoni, "Psihometrijsko vrednovanje s sučeljem mozga i računala", u interakciji čovjek-računalo, J. A. Jacko, ur., Sv. 6761 Bilješke s predavanja iz računalnih znanosti (uključujući podserije Bilješke s predavanja iz umjetne inteligencije i Bilješke s predavanja iz bioinformatike), str. 406-413, 2011.

[25] N. Westergren, RL Bendtsen, TW Kjaer, CE Thomsen, S. Puthusserypady i HB Sorensen, "Steadystatevisual evocirano sučelje mozga i računala zasnovano na potencijalu za kognitivnu procjenu", u Zborniku radova 38. godišnje godišnje međunarodne konferencije IEEE-a Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC '16), str. 1508-1511, Orlando, FL, SAD, kolovoz 2016.

[26] P. Cipresso, L. Carelli, F. Solca i sur., "Korištenje BCI na bazi P300 u amiotrofičnoj lateralnoj sklerozi: od augmentativne i alternativne komunikacije do kognitivne procjene", Mozak i ponašanje, sv. 2, br. 4, str. 479-498, 2012.

[27] B. Poletti, L. Carelli, F. Solca i sur., "Kognitivna procjena u amiotrofičnoj lateralnoj sklerozi pomoću računalnog sučelja P300-Brain: preliminarna studija," Amyotrophic Lateral Sclerosis and Frontotemporal Degeneration, vol. 17, ne. 7-8, str. 473-481, 2016.

[28] P. Cipresso, P. Meriggi, L. Carelli i sur., "Sučelje moždanog računala i praćenje oka za neuropsihološku procjenu izvršnih funkcija: pilot studija", u Zborniku radova s ​​2. međunarodne radionice o računalnim paradigmama za mentalno Zdravlje (MindCare '12), str. 79-88, veljača 2012.

[29] P. Cipresso, P. Meriggi, L. Carelli i sur., "Kognitivna procjena izvršnih funkcija pomoću računalnog sučelja mozga i eyetrackinga", ICST Transactions on Ambient Systems, vol. 13, ne. 01-06, str. e4, 2013.

[30] Y. Li, J. Pan, Y. He i sur., "Otkrivanje obrade broja i mentalnog izračuna u pacijenata s poremećajima svijesti pomoću hibridnog sustava sučelja mozak-računalo", BMC Neurology, vol. 15, br. 1, članak br. 259., 2015. (zbornik).

[31] E. Angelakis, S. Stathopoulou, JL Frymiare, DL Green, JF Lubar i J. Kounios, "EEG neurofeedback: kratak pregled i primjer vrhunskog alfa frekvencijskog treninga za kognitivno poboljšanje u starijih osoba", The Clinical Neuropsiholog, sv. 21, ne. 1, str. 110-129, 2007

[32] A. W. Keizer, R. S. Verment i B. Hommel, "Poboljšanje kognitivne kontrole putem neurofidbeka: Uloga aktivnosti gama-pojasa u upravljanju pronalaženjem epizoda", NeuroImage, vol. 49, br. 4, str. 3404-3413, 2010.

[33] D. Vernon, T. Egner, N. Cooper i sur., "Učinak treninga različitih neurofeedback protokola na aspekte kognitivnih performansi", International Journal of Psychophysiology, vol. 47, ne. 1, str. 75-85, 2003.

[34] D. J. Vernon, "Može li neurofeedback trening poboljšati performanse? Evaluacija dokaza s implikacijama za buduća istraživanja," Applied Psychophysiology Biofeedback, vol. 30, ne. 4, str. 347-364, 2005.

[35] MA Vollebregt, M. Van Dongen-Boomsma, JK Buitelaar i D. Slaats-Willemse, "Poboljšava li EEG-neurofeedback neurokognitivno funkcioniranje u djece s poremećajem pažnje/ hiperaktivnošću? Sustavni pregled i dvostruko slijepo placebo kontrolirano studija, "Journal of Child Psychology and Psychiatry and Allied Disciplines, vol. 55, ne. 5, str. 460-472, 2014.

[36] JE Munoz, DS Lopez, J. F Lopez i A. Lopez, "Dizajn i stvaranje BCI videoigre za treniranje trajne pozornosti kod djece s ADHD -om", u Zborniku radova s ​​10. kolumbijske računalne konferencije (10CCC '15) , str. 194-199, rujan 2015.

[37] C. G. Lim, T. S. Lee i C. Guan, "Učinkovitost programa za liječenje ADHD-a zasnovanog na sučelju mozga i računala: pilot studija," Psychopharmacol Bull, vol. 43, ne. 1, str. 73-82, 2010.

[38] C. G. Lim, T. S. Lee, C. Guan i sur., "Program obuke pažnje temeljen na sučelju mozga i računala za liječenje poremećaja hiperaktivnosti s deficitom pažnje", PLoS ONE, sv. 7, ne. 10, ID članka e46692, 2012.

[39] T.-S. Lee, S. J. A. Goh, S. Y. Quek i sur., "Sustav kognitivnog treninga temeljen na sučelju mozga i računala za zdrave starije osobe: randomizirana kontrolna pilot studija o upotrebljivosti i preliminarnoj učinkovitosti", PLoS ONE, vol. 8, ne. 11, ID članka e79419, 2013.

[40] T.-S. Lee, S. Y. Quek, S. J. A. Goh i sur., "Pilot randomizirano kontrolirano ispitivanje koje koristi treninge sučelja mozga i računala zasnovano na EEG-u za skupinu zdravih starijih osoba koje govore kineski", Clinical Interventions in Aging, vol. 10, str. 217-227, 2015.

[41] J. Gomez-Pilar, R. Corralejo, LF Nicolas-Alonso, D. Alvarez i R. Hornero, "Procjena neurofeedback treninga pomoću motornih slika temeljenih na BCI za kognitivnu rehabilitaciju", u Zborniku Godišnjaka Međunarodna konferencija IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, vol. 2014., str. 3630-3633.

[42] J. Gomez-Pilar, R. Corralejo, LF Nicolas-Alonso, D. Alvarez i R. Hornero, "Neurofeedback trening s BCI-jem temeljenim na motoričkim slikama: neurokognitivna poboljšanja i promjene EEG-a u starijih osoba," Medicinski i Biological Engineering and Computing, vol. 54, br. 11, str. 1655-1666, 2016.

[43] G. Lecomte i J. Juhel, "Učinci neurofeedback treninga na performanse pamćenja kod starijih ispitanika", Psychology, vol. 2, br. 8, str. 846-852, 2011.

[44] J. Reis, A. M. Portugal, L. Fernandes i sur., "Alfa i theta intenzivni i kratki protokol neurofeedback-a za trening zdrave starenja radne memorije", Frontiers in Aging Neuroscience, vol. 8, članak 157, 2016.

[45] J. A. Pineda, A. Juavinett i M. Datko, "Samoregulacija moždanih oscilacija kao tretman za aberantne moždane veze u djece s autizmom", Medical Hypotheses, vol. 79, br. 6, str. 790-798, 2012.

[46] EV Friedrich, N. Suttie, A. Sivanathan, T. Lim, S. Louchart i JA Pineda, "Aplikacije za igre sučelja mozga i računala za kombinirani neurofeedback i biofeedback tretman za djecu na spektru autizma", Granice u neuroinženjeringu , sv. 7, str. 21., 2014. godine.

[47] T.-W. Kim i B.-H. Lee, "Klinička korisnost funkcionalne električne stimulacije kontrolirane sučeljem mozga i računala za poboljšanje moždane aktivnosti u djece sa spastičnom cerebralnom paralizom: pilot randomizirano kontrolirano ispitivanje," Journal of Physical Therapy Science, vol. 28, ne. 9, str. 2491-2494, 2016.

[48] ​​D. B. Salisbury, S. Driver i T. D. Parsons, "Sučelje mozga i računala usmjereno na nemotoričke funkcije nakon ozljede leđne moždine: prikaz slučaja", Spinal Cord, vol. 53, dopuna 1, str. S25-S26, 2015.

[49] D. B. Salisbury, T. D. Parsons, K. R. Monden, Z. Trost i S. J. Driver, "Sučelje mozga i računala za pojedince nakon ozljede leđne moždine", Rehabilitacijska psihologija, vol. 61, br. 4, str. 435-441, 2016.

[50] SC Kleih, L. Gottschalt, E. Teichlein i FX Weilbach, "Ka sučelju mozga i računala zasnovanog na P300 za rehabilitaciju afazije nakon moždanog udara: prezentacija teorijskih razmatranja i pilot studija izvedivosti," Frontiers in Human Neuroscience, vol. . 10, str. 547, 2016 (priručnik).

[51] M. Musso, A. Bamdadian, S. Denzer, R. Umarova, D. Hubner i M. Tangermann, "Novi rehabilitacijski pristup temeljen na BCI za rehabilitaciju afazije", u Zborniku radova 6. međunarodnog sučelja mozga i računala Sastanak, konferencijski centar Asilomar, Pacific Grove, Kalifornija, SAD, svibanj-lipanj 2016.

[52] J. Toppi, D. Mattia, A. Anzolin i sur., "Vremenski promjenjiva učinkovita povezanost za opisivanje promjena na moždanoj mreži uzrokovanih tretmanom rehabilitacije pamćenja", u Zborniku Godišnje međunarodne konferencije IEEE Engineering in Medicine i Biološko društvo, sv. 2014., str. 6786-92014.

[53] J. F. Burke, M. B. Merkow, J. Jacobs, M. J. Kahana i K. A. Zaghloul, "Sučelje za računalo mozga za poboljšanje epizodnog pamćenja kod ljudskih sudionika", Frontiers in Human Neuroscience, vol. 8, članak 1055, str. 1-10, 2015.

[54] M. Rana, A. Q. Varan, A. Davoudi, R. A. Cohen, R. Sitaram i N. C. Ebner, "fMRI u stvarnom vremenu u istraživanjima neuroznanosti i njegova upotreba u proučavanju starenja mozga", Frontiers in Aging Neuroscience, vol. 8, članak 239., 2016.

[55] W.-P. Teo, M. Muthalib, S. Yamin i sur., "Pruža li kombinacija virtualne stvarnosti, neuromodulacije i neuroslika sveobuhvatnu platformu za neurorehabilitaciju?-Narativni pregled literature," Frontiers in Human Neuroscience, vol. 10, članak 284., 2016.

[56] D. A. Rohani i S. Puthusserypady, "BCI u učionici virtualne stvarnosti: potencijalni alat za obuku pažnje", EPJ Nonlinear Biomedical Physics, vol. 3, br. 1, str. 12, 2015 godine.

[57] A. Kubler i N. Birbaumer, "Sučelja mozga i računala i komunikacija u paralizi: izumiranje ciljno usmjerenog razmišljanja kod potpuno paraliziranih pacijenata?" Klinička neurofiziologija, sv. 119, br. 11, str. 2658-2666, 2008.

[58] C. Donaghy, M. J. Thurtell, E. P. Pioro, J. M. Gibson i R. J. Leigh, "Pokreti očiju kod amiotrofične lateralne skleroze i njezine mimike: pregled s ilustrativnim slučajevima", Journal of Neurology, Neurosurgery and Psychiatry, vol. 82, br. 1, str. 110-116, 2011.

[59] L. E. Stoeckel, K. A. Garrison i S. Ghosh, "Optimiziranje fMRI neurofeedback u stvarnom vremenu za terapijsko otkriće i razvoj", NeuroImage Clinical, vol. 10, ne. 5, str. 245-255, 2014.

[60] M. Ordikhani-Seyedlar, M. A. Lebedev, H. B. D. Sorensen i S. Puthusserypady, "Neurofeedback terapija za poboljšanje vizualne pozornosti: stanje i izazovi," Frontiers in Neuroscience, vol. 10, članak 352, 2016.

[61] Y. Jiang, R. Abiri i X. Zhao, "Podešavanje starog mozga novim trikovima: trening pažnje putem neurofeedbacka", Frontiers in Aging Neuroscience, vol. 9, br. 52, 2017

Laura Carelli, (1) Federica Solca, (1) Andrea Faini, (2) Paolo Meriggi, (3) Davide Sangalli, (1) Pietro Cipresso, (4,5) Giuseppe Riva, (4,5) Nicola Ticozzi, ( 1,6) Andrea Ciammola, (1) Vincenzo Silani, (1,6) i Barbara Poletti (1)

(1) Odsjek za neurologiju i Laboratorij za neuroznanost, IRCCS Istituto Auxologico Italiano, P.le Brescia 20, 20149 Milano, Italija

(2) Odjel za kardiovaskularne, neuronske i metaboličke znanosti, IRCCS Istituto Auxologico Italiano, P le Brescia 20, 20149 Milano, Italija

(3) Jedinica za integraciju biomedicinske tehnologije ICT & amp, Centar za inovacije i prijenos tehnologije (CITT), Fondazione Don Carlo Gnocchi Onlus, Via Capecelatro 66, 20148 Milano, Italija

(4) Laboratorija primijenjene tehnologije za neuro-psihologiju, IRCCS Istituto Auxologico Italiano, P.le Brescia 20, 20149 Milano, Italija

(5) Odsjek za psihologiju, Katoličko sveučilište u Milanu, Largo A. Gemelli 1, 20123 Milano, Italija

(6) Odjel za patofiziologiju i transplantaciju, Centar "Dino Ferrari", Universita degli Studi di Milano, Via Francesco Sforza 35, 20122 Milano, Italija

Korespodenciju treba uputiti na adresu Barbara Poletti [email protected]

Primljeno 30. ožujka 2017. revidirano 13. lipnja 2017. Prihvaćeno 3. srpnja 2017. Objavljeno 23. kolovoza 2017. godine


Uvod

Vibracija cijelog tijela (WBV) može se definirati kao pasivna metoda vježbanja koja izlaže cijelo tijelo niskofrekventnim vibracijama okoliša [1]. Izvođenje dinamičkih vježbi u kombinaciji s WBV-om dobro je poznata sportska / kondicijska praksa, ali ovdje opisana pasivna primjena ostvaruje se držanjem statičkih poza tijekom izloženosti vibracijama [1]. WBV se tako postiže stajanjem ili sjedenjem na aparatu koji stvara vibracije okoliša. Ova vrsta primjene WBV -a može se smatrati pasivnom tjelesnom vježbom jer se tijelo kreće (refleksne mišićne kontrakcije) bez aktivnih performansi. Poznati fizički i fiziološki učinci WBV -a slični su onima aktivnog vježbanja i uključuju povećanu ravnotežu, pokretljivost, kontrolu držanja tijela, unos kisika, broj otkucaja srca, krvni tlak, protok krvi i mišićnu snagu [2–6]. Korisni učinci WBV -a također su prijavljeni u odraslim uzorcima s neurološkim stanjima kao što su Parkinsonova bolest [7], Alzheimerova bolest [8] i moždani udar [9]. Studije koje su istraživale učinkovitost WBV -a za poboljšanje tjelesne kondicije i mišićno -koštanog sustava u djece s tjelesnim/mišićnim teškoćama (npr. Duchenneova mišićna distrofija) naglasile su da je WBV također sigurna metoda treninga za djecu [10–12].

Studije o učincima WBV -a na spoznaju, međutim, oskudne su, ali prvi rezultati obećavaju. Dvije nedavne studije na uzorcima zdravih odraslih osoba pokazale su da se kognitivno funkcioniranje (tj. Inhibicijska kontrola kao mjera pažnje) značajno poboljšalo kada se odmah procijeni nakon dvominutnih tretmana WBV-om [1,13]. Iako preliminarne, studije su također opisale poboljšanu spoznaju nakon tretmana WBV -om u kliničkim uzorcima. Studija na bolesnicima s traumatskom ozljedom mozga (TBI) i zdravim odraslim osobama pokazala je blagotvorne učinke pasivne vibracije podlaktice (proprioceptivna stimulacija) u obje skupine na računalnoj neuropsihološkoj procjeni pažnje (zadatak odabira-vrijeme reakcije), kao i neurofiziološkoj mjere (potencijali povezani s događajima: ERP) [14]. Pacijenti s TBI pokazali su dulje latencije P300 od zdravih odraslih osoba, koje su - posebno u skupini pacijenata - skraćene pri primanju vibracijske intervencije. Osim toga, poboljšana je i brzina i točnost otkrivanja cilja. Kako je ovaj učinak viđen u TBI pacijenata, ali ne i u zdravih pojedinaca, ovi nalazi ukazuju na mogućnost da bi WBV mogao biti posebno koristan za kognitivne procese pacijenata s neurološkim stanjima. Učinci WBV-a također se nalaze kod odraslih osoba s poremećajem hiperaktivnosti s deficitom pažnje (ADHD), pri čemu su dvije studije pokazale akutne i dugotrajne učinke WBV-a na kogniciju. Prvo, Fuermaier i kolege [1] pokazali su da se, ne samo kod zdravih pojedinaca, već i kod osoba s ADHD -om, inhibicija poboljšala kada se procijeni nedugo nakon što su primili WBV tretmane od dvije minute. Drugo, Fuermaier i kolege pokazali su dugotrajnije učinke (najmanje 16 sati) WBV-a na nekoliko neuropsiholoških mjera pažnje i izvršnih funkcija u izvješću slučaja odrasle osobe s ADHD-om [15]. Budući da se čini da WBV posebno poboljšava inhibiciju i pozornost, a obje su funkcije često poremećene u pacijenata s ADHD -om [16], WBV bi se mogao smatrati potencijalno novom, učinkovitom i sigurnom opcijom liječenja ADHD -a. Budući da je ADHD neurorazvojni poremećaj koji se već javlja u djetinjstvu [17], od najvećeg je interesa ne samo istražiti učinkovitost liječenja WBV -om kod odraslih nego i kod djece. Uzimajući u obzir činjenicu da je ADHD rasprostranjeniji u djece nego u odraslih [18-20], još je važnije nastojati razjasniti učinke WBV -a na spoznaju kod djece. Liječenje WBV -om može imati potencijal da predstavlja dodatnu ili zamjensku intervenciju za farmakološke tretmane (barem za neku djecu). Farmakološki tretmani često su povezani s nekoliko neželjenih učinaka, uključujući nuspojave, nepotpune stope odgovora i nejasne (dugotrajne) učinke [21-30], naglašavajući stalnu potragu i trenutnu potrebu za sigurnim i učinkovitim mogućnostima liječenja djece s ADHD-om. Nasuprot tome, literatura o fizičkim učincima liječenja WBV -om na različite skupine djece ukazuje na sigurnost WBV -a [10–12]. U slučaju da liječenje WBV -om doista poboljšava kognitivne aspekte u djece, djeca s neurorazvojnim ili neurološkim stanjima osim ADHD -a također bi mogla imati koristi od liječenja WBV -om.

Glavni cilj ove studije je ispitati ima li WBV akutne učinke na spoznaju, točnije inhibiciju, na zdravoj djeci od 8 do 13 godina. Ova studija replicira i proširuje prethodne studije koje opisuju pozitivne učinke WBV -a na kogniciju kod zdravih odraslih osoba [1,13,15]. Na temelju prijašnjih nalaza, očekuje se da će se kognitivno funkcioniranje poboljšati kod zdrave djece kada se procijeni neposredno nakon liječenja WBV -om. Sekundarni cilj je istražiti moguće učinke ponavljanja liječenja, jer su prethodne studije pokazale produljene učinke liječenja WBV -om [15]. Očekuje se da će ponovljene WBV aplikacije dovesti do nagomilanog pozitivnog učinka na spoznaju. Posljednji cilj je istražiti ovisi li veličina učinka liječenja o karakteristikama sudionika, kao što su dob djeteta i broj subkliničkih simptoma ADHD -a.


Kognitivni trening

Intervencije kognitivnog treninga

Kognitivni trening pojavio se kao obećavajuća alternativa poboljšanju kognitivnih sposobnosti (Lustig i sur., 2009. Karbach i Schubert, 2013. Moreau i Conway, 2013.). Provedeno je nekoliko studija kako bi se istražila učinkovitost kognitivnog treninga i njegovi učinci na neuronske aktivnosti (Klingberg, 2010 Jolles i Crone, 2012). Također je predloženo da bi čak i samo igranje video igara moglo poboljšati perceptivne ili kognitivne sposobnosti (Green i Bavelier, 2003.). Zbog svoje jednostavnosti korištenja i brojnih potencijalnih aplikacija, kognitivni trening privukao je značajnu pozornost javnosti, a puno računalnog softvera za 𠇋rain trening ” dostupno je na webu, osobnim računalima ili pametnim telefonima, npr. Lumosity, 1 CogniFit, 2 Cogmed. 3

U ovom odjeljku predstavit ćemo neuroimaging studije o kognitivnom treningu, koje su pokazale promjene moždanih aktivacija ili morfološke promjene u mozgu uzrokovane intervencijama kognitivnog treninga. Razumijevanje živčanog procesa koji leži u osnovi intervencija kognitivnog treninga od velike je važnosti za razvoj sustava za poboljšanje mozga koji učenicima olakšava procese učenja. Teorijski okvir koji obuhvaća neuronsku plastičnost iza kognitivnog treninga uveo je Hebb, poznat kao Hebbijska teorija učenja (Hebb, 1949.). Prema ovoj teoriji, bilo koja dva neurona ili skupina neurona koji su u više navrata aktivni u isto vrijeme skloni su stvaranju jačih asocijacija, pa će posljedično, aktivnost u jednom olakšati aktivnost u drugom. Ukratko, kada se neuroni zajedno aktiviraju, veza među njima jača. To znači da će pri ponavljanom izvršavanju kognitivnog zadatka područja mozga povezana s kognitivnim funkcijama uključenim u zadatak stvarati jače asocijacije. Stoga bismo svoje kognitivne sposobnosti mogli poboljšati modifikacijama moždanih aktivacija izazvanim intervencijama kognitivnog treninga.

Glavne kritike na kognitivni trening odnose se na prijenos sposobnosti povećanja uspješnosti u vezi s treningom (Lustig i sur., 2009). Vjerojatno bi se obukom poboljšala izvedba obučenog zadatka, ali bi se njegovi učinci mogli ograničiti na određeni obučeni zadatak (Jaeggi i sur., 2008). Ono što većina ljudi očekuje od kognitivnog treninga je poboljšanje njihovih općih kognitivnih sposobnosti korisnih u svakodnevnom životu, a ne samo bolja izvedba specifična za obučeni zadatak. Stoga je od velike važnosti uspjeti reproducirati poboljšane performanse postignute obukom u jednom zadatku, u drugom, drugom zadatku bez prethodnog osposobljavanja na drugom (Karbach i Schubert, 2013). Poboljšana izvedba neobučenih, ali izravno povezanih zadataka s obučenim zadatkom naziva se “near transfer ”, dok se poboljšanja neobučenih zadataka koji su povezani, ali nisu izravno povezani s kognitivnim sposobnostima nazivaju �r transfer ”. Zapravo, nekoliko je studija pokazalo mogućnost tako dalekog prenošenja učinka prakse izvan izvedbe specifične za zadatak (Klingberg i sur., 2002.), iako je njezina općenitost i dalje kontroverzna (Colom i sur., 2010.). Temeljna teorija prijenosa također je jednostavna. Ako se moždana podmreža koja je uključena u obučeni zadatak preklapa s mrežama vezanim uz neobučene zadatke, te će se mreže također ojačati slijedeći hebbijsko pravilo učenja, a posljedično će rezultirati poboljšanim kognitivnim učinkom na neobučenim zadacima.

U potrazi za shemama obuke koje mogu izazvati učinke prijenosa, WM obuka intenzivno se proučava. Smatra se da je WM bitan za razne više kognitivne funkcije, kao što su zaključivanje, rješavanje problema i donošenje odluka (Klingberg, 2010), a štoviše, smatra se da je to temelj opće inteligencije (Conway i sur. , 2003.). Nadalje, kapacitet WM -a ključan je za stjecanje znanja i vještina, a usko je povezan s akademskim postignućima i obrazovnim uspjehom, izazivajući veliki interes širokog kruga ljudi. Iz tog razloga, mnogi programi za kognitivni trening, uključujući komercijalne proizvode, poput Cogmed WM Training 4 ili Jungle Memory Program 5 (Shipstead et al., 2012), osmišljeni su tako da ciljaju na kapacitete WM -a. Neka su istraživanja pokazala da se dobitak kognitivnog treninga usmjerenog na WM može prenijeti na mehanizme kognitivne kontrole (Klingberg i sur., 2002.), proces ažuriranja WM -a (Dahlin i sur., 2008.), razumijevanje čitanja (Chein i Morrison, 2010.) , pa čak i mjerenjima fluidne inteligencije, spoznajne sposobnosti apstraktnog mišljenja i prilagodbe novim problemima (Jaeggi i sur., 2008). Poznato je da je fluidna inteligencija usko povezana s profesionalnim i obrazovnim uspjehom (Neisser i sur., 1996.). Iako se vjeruje da je fluidna inteligencija neosjetljiva na utjecaje obrazovanja, Halford i sur. predložio je hipotezu da WM i rezonovanje dijele zajednički mehanizam, pružajući okvir za poboljšanje opće inteligencije putem WM orijentiranog kognitivnog treninga (Halford et al., 2007). Kako bi potvrdili hipotezu, Jaeggi i sur. osposobljeni subjekti 8 � dana s adaptivnim dualnim n-zadnji zadatak, u kojem su subjekti morali istodobno ažurirati informacije o prostornim lokacijama vizualnih podražaja i slušne informacije, te je pronašao poboljšanja fluidne inteligencije izmjerena Raven testom napredne progresivne matrice i Bochumer Matrizen-testom (Jaeggi et al., 2008.). Stephenson i sur. također je pronašao poboljšane rezultate u dva od četiri testa za fluidnu inteligenciju pomoću dvojnog n-trajni trening zadataka (Stephenson i Halpern, 2013.). Unatoč brojnim uspješnim opažanjima prijenosnih učinaka stjecanja WM obuke, neuronski mehanizam koji stoji u osnovi intervencija WM obuke ostaje nedokučiv. Neka su istraživanja sugerirala da bi se poboljšanja fluidne inteligencije mogla postići i kognitivnim treningom, osim WM treningom. Colom i sur. pronašli su slična poboljšanja u dva od četiri rezultata mjerenja inteligencije fluida izazvanih jednostavnim zadacima brzine (Colom i sur., 2010.). Također je poboljšanje fluidne inteligencije opaženo samo kod sudionika koji su prošli kognitivni trening s vizuoprostornim komponentama, pa je čak i trening vizualno-prostorne kratkotrajne memorije (STM) poboljšao fluidnu inteligenciju (Stephenson i Halpern, 2013.). Jedan od obećavajućih učinaka učinaka WM obuke je da se kapacitet kratkoročnog skladištenja polaznika, koji je uobičajen faktor među STM-om, WM-om, izvršnom funkcijom, pažnjom i općom fluidnom inteligencijom, proširuje intenzivnim izvođenjem kognitivnog treninga ( Colom i sur., 2013).

Učinci kognitivnog treninga na moždane aktivnosti

Kako bi se razvio sustav za poboljšanje mozga koji olakšava kognitivne procese treninga, također je od velike važnosti istražiti učinke kognitivnog treninga na mozak i razumjeti što se kognitivnim treningom zapravo postiže. Modulacija moždane aktivacije demonstrirana je raznim intervencijama kognitivnog treninga, poput treninga WM -a (Hempel i sur., 2004. Olesen i sur., 2004. Jolles i sur., 2010.), treningom pažnje (Mozolić i sur., 2010), dvostruki zadaci (Erickson i sur., 2007), trening videoigara (Maclin i sur., 2011), pa čak i trening meditacije (Tang i Posner, 2014).

Brojna istraživanja koja koriste funkcionalnu magnetsku rezonanciju (fMRI) pokazala su da su osim poboljšanja ponašanja, intenzivni kognitivni treninzi rezultirali i promjenama moždanih aktivacija koje su povezane s kognitivnim funkcijama uključenim u zadatke koji se koriste kao kognitivne intervencije promijenjene su intenzivnim kognitivni trening, popraćen poboljšanjima ponašanja (Hempel i sur., 2004.). Olesen i sur. otkrili su povećanje aktivnosti mozga u područjima vezanim za WM uzrokovano 5 -tjednom praksom WM zadataka (Olesen i sur., 2004.), dok su Hempel i sur. pokazala su povećane aktivacije nakon 2 tjedna treninga na zadatku WM -a i smanjene aktivacije nakon 4 tjedna, što ukazuje na dva različita mehanizma koji posreduju učinke treninga: mehanizam poboljšanja za WM i supresivni mehanizam povezan s automatizacijom obrade (Hempel i sur., 2004.) . Nadalje, obuka obrade s više zadataka otkrila je smanjenje aktivnosti uzrokovane treningom u područjima mozga odgovornim za asocijacije na poticajne reakcije, kontrolu pažnje i proces odabira odgovora, kao i povećanje aktivnosti u regiji koja se odnosi na izvršnu kontrolu (Erickson et al., 2007.). Takva smanjenja moždane aktivnosti uzrokovana treningom mogu odražavati povećanu selektivnost zadataka unutar područja (Dux i sur., 2009.). Čak i trideset sati treninga na videoigri može izazvati smanjenje aktivacije u područjima kontrole pozornosti, sugerirajući smanjenje zahtjeva pažnje nakon treninga (Lee i sur., 2012.). Zanimljivo je da je WM obuka također izazvala manje deaktiviranje u “ mreži zadanog načina ”, koja se obično deaktivira tijekom kognitivnih zadataka, što sugerira više automatske obrade nakon vježbe (Jolles i sur., 2010.).

Osim promjena aktivacije u regijama mozga koje su specifične za obučene zadatke, nekoliko studija neurosnimanja pokazalo je prijenosne učinke kognitivnih intervencija (Dahlin i sur., 2008). Dahlin i sur. ispitao je li prijenosni učinak induciran obukom o zadatku koji je uključivao ‚žuriranje ”, što je osnovna izvršna funkcija koja se odnosi na inteligenciju, WM i manipulaciju informacijama (Dahlin i sur., 2008). Nakon 5 tjedana obuke na zadatku pamćenja slova, mladi ispitanici pokazali su poboljšane performanse na zadatku s 3 leđa, ali nema poboljšanja u zadatku Stroop. Usporedba između prije i poslije promjena u podacima fMRI-a prikupljenim tijekom treninga pokazala je povećanu aktivnost u lijevom strijatumu i smanjenu aktivnost u fronto-parijetalnoj mreži. Što se tiče zadatka prijenosa, utvrđeno je povećanje aktivnosti mozga uzrokovano treningom u lijevom striatumu i frontalnoj kori za zadatak s 3 leđa, ali nisu uočene značajne promjene za zadatak Stroop. Dodatno, analiza konjunkcije otkrila je da je područje preklapanja isključivo za memoriju slova i 3 leđa bio lijevi striatum, koji je povezan s ažuriranjem, što sugerira da je aktivacija preklapajućeg područja mozga tijekom treninga izazvala prijelaz na neobučeni zadatak s 3 leđa . Nije primijećen prijenos kod starijih odraslih osoba koje nisu pokazale značajnu aktivaciju u striatumu tijekom zadatka pamćenja slova. Učinak prijenosa također je ispitan za afektivnu kognitivnu kontrolu (Schweizer i sur., 2013.). Otkrili su da je dvadeset dana dual n-zadnji zadatak s emocionalnim podražajima (eWM zadatak) izazvao je poboljšanu emocionalnu regulaciju i povećane aktivacije u fronto-parietalnoj mreži potražnje, uključujući leđnu i subgenualnu prednju cingulat (sgACC), na drugom zadatku koji je zahtijevao emocionalnu regulaciju. Nadalje, nekoliko je studija ispitivalo učinke međumodalnog prijenosa treninga WM-a (Schneiders i sur., 2011., 2012. Buschkuehl i sur., 2014.). Buschkuel i sur. ispitali su učinke transmodalnog prijenosa 7-dnevnog treninga vizualnog prostora n-zadnji zadatak u auditivni n-zadnji zadatak, te istraživali uzdužne promjene moždanih aktivnosti pomoću perfuzije (označavanje arterijskog spina ASL) (Buschkuehl i sur., 2014.). Utvrdili su učinke prijenosa među modalitetima, te su uočili pojačanu perfuziju u desnoj gornjoj frontalnoj vijugi, za koju se smatra da je uključena u izvršnu kontrolu i obradu WM -a. Naprotiv, Schneiders i sur. nisu uspjeli uočiti učinke međumodalnog prijenosa za vizualne i slušne WM zadatke (Schneiders i sur., 2011., 2012.). Utvrdili su modalno-specifičan učinak treninga za vizualni WM trening u srednjoj desnoj frontalnoj girusi, koji je u određenoj mjeri specifičan za održavanje vizualnih objekata u WM-u, (Schneiders i sur., 2011.), a za slušni WM obuka u desnoj donjoj frontalnoj girusi odgovornoj za održavanje slušnih informacija (Schneiders i sur., 2012.). Međutim, nisu otkriveni nikakvi transmodalni učinci prijenosa. Jedan od mogućih uzroka ovog odstupanja je to što bi trening WM -a jednom povećao aktivaciju mozga u područjima povezanim s izvršnom kontrolom, koja se dijeli između zadataka WM -a s različitim modalitetima, ali bi daljnja obuka smanjila aktivaciju mozga zajedno sa smanjenjem kognitivnih napora potrebnih za izvođenje zadataka WM -a (Chein i Schneider, 2005).

Nadalje, takve izmjene moždanih aktivacija izazvane kognitivnim treningom mogu se zabilježiti i EEG -om (Maclin i sur., 2011.). Promjene u aktivnostima vezanim za procese pažnje pokrenute složenim učenjem igara otkrivene su u P3 ERP komponenti kao i u spektralnoj snazi ​​EEG -a δ i α (Maclin i sur., 2011.). Štoviše, snaga frontalnog EEG -a i#x003B1 tijekom rane faze treninga igre predviđala je kasnije stope učenja (Mathewson i sur., 2012.). Poboljšanje fluidne inteligencije izazvano WM obukom i povećanje sinkronizacije θ i α sugerirali su da je WM obuka poboljšala ne samo funkcije održavanja WM -a, već i središnju izvršnu i kontrolu pozornosti (Jau šovec i Jau šovec , 2012.). Pucačka igra iz prvog lica (FPS) poboljšala je neuronske procese koji podržavaju prostorno selektivnu pozornost, što je pokazano povećanjem amplituda kasnije vizualnih ERP-ova kod visokoučinkovitih FPS igrača (Wu i sur., 2012.). Na poboljšanja vizualne raspodjele pažnje, izvršne pozornosti i funkcije ažuriranja u predstavljanju WM -a ukazalo je povećanje ERP komponenti (N160, P200 i P300) nakon treninga na zadatku WM -a koji je uključivao funkciju ažuriranja (Zhao i sur., 2013.). Promjene EEG signala izazvane treningom o igri koja uključuje dvostruke zadatke ili WM zadatak zajedno s poboljšanjima ponašanja također su primijećene kod starijih odraslih osoba (Anguera i sur., 2013.) i disforičnih sudionika (Owens i sur., 2013.). Štoviše, trening meditacije, poput integrativnog treninga tijela i uma (IBMT), poboljšao je pozornost, raspoloženje i stres, dok je povećao snagu frontalne srednje linije i#x003B8, pri čemu se prednji cingularni korteks (ACC) pretvara u generator aktivnosti (Tang i sur., 2009). Stoga je nekoliko programa kognitivnog treninga pokazalo promjene u moždanim aktivnostima, kao i njihovu učinkovitost u poboljšanju kognitivnih performansi. U tablici 1 dajemo sažetak postojećih studija neuroslika koje pokazuju promjene u aktivaciji mozga uzrokovane intervencijama kognitivnog treninga.

Tablica 1. Studije koje pokazuju promjene u aktiviranju mozga izazvane kognitivnim intervencijama.

Strukturne promjene mozga uzrokovane intervencijama kognitivnog treninga

Osim promjena u moždanoj aktivnosti uzrokovanih treningom, morfološke promjene mogu biti inducirane kognitivnom praksom u mozgu odraslih osoba unatoč uvjerenju da su promjene u strukturi mozga ograničene na kritično razdoblje razvoja (Draganski i svibanj, 2008.). Ponovljeno vježbanje vještina tijekom profesionalne karijere može izazvati dugotrajne promjene u strukturi mozga: londonski taksisti koji imaju značajno iskustvo u korištenju prostornog znanja za navigaciju u složenom gradu imaju veće količine sive tvari u hipokampusu (Maguire i dr., 2006.), profesionalni daktilolozi posvećeni dugotrajnoj tipkanju pokazuju povećan volumen sive tvari u regijama mozga koje se odnose na programiranje motoričkih zadataka, poput dodatnog motornog područja, prefrontalnog korteksa i malog mozga (Cannonieri i sur., 2007.), violinisti i drugi svirači gudača koji koriste drugu do petu znamenku lijeve ruke za ukazivanje na žici imaju veći kortikalni prikaz znamenki lijeve ruke u primarnom somatosenzornom korteksu (Elbert i sur., 1995.).

Neposrednije, nekoliko je studija ispitivalo učinke treninga na strukturu mozga. Modulacije neuronskih struktura i funkcija mozga mogu se pojaviti u relativno kratkom vremenskom razdoblju, što pokazuje morfologija zasnovana na MR-u, zajedno s uzdužnim dizajnom. Tromjesečna obuka o zadatku žongliranja izazvala je prolazno širenje sive tvari u područjima mozga povezano s obradom i pohranjivanjem složenih vizualnih pokreta i za mlade i za starije sudionike (Draganski i sur., 2004. Boyke i sur., 2008.). Čak je sedam dana treninga žongliranja izazvalo promjenu sive tvari (Driemeyer i sur., 2008.), a 6 tjedana treninga izazvalo je promjene u bijeloj tvari mjerene snimanjem difuzijskim tenzorom (DTI), kao i gustoću sive tvari (Scholz et al., 2009.). Nadalje, intervencije u stvarnom životu, poput intenzivne pripreme za liječnički pregled, koji zahtijeva stjecanje znatne količine novih informacija, također bi mogle izazvati povećanje sive tvari u područjima mozga za koja je poznato da su uključeni u memorijske procese (Draganski i sur. , 2006.). Nadalje, razni trenažni zadaci osim treninga žongliranja izazvali su promjene u strukturama mozga. Obuka Morseovim kodom, svojevrsno učenje jezika, izazvala je povećanje sive tvari u lijevom okcipitotemporalnom korteksu, što se projicira na područje uključeno u percepciju jezika (Schmidt-Wilcke i sur., 2010.). Složeni zadatak učenja motoričkih sposobnosti izazvao je povećanje volumena sive tvari u prefrontalnom korteksu, što je pozitivno koreliralo s poboljšanjima performansi tijekom vremena, te smanjenje volumena bijele tvari u prefrontalnom korteksu (Taubert i sur., 2010.). Trening pamćenja izazvao je promjenu debljine korteksa u desnom fusiformu i lateralnom orbitofrontalnom korteksu u korelaciji s poboljšanjem performansi pamćenja (Engvig i sur., 2010). WM trening povećao je mijelinizaciju izmjerenu frakcijskom anizotropijom (FA) vlakana u područjima bijele tvari uz intraparietalni sulkus i prednji dio tijela corpus callosum, a oba se smatraju kritičnim u WM (Takeuchi et al., 2010.). Obuka mentalnog proračuna koja je zahtijevala WM funkciju izazvala je smanjenje regionalnog volumena sive tvari u regijama vezanim za WM, što se može pripisati selektivnoj eliminaciji sinapsi ovisnoj o upotrebi (Takeuchi i sur., 2011.). Trening meditacije povećao je učinkovitost bijele tvari u područjima oko ACC -a koja su uključena u kognitivnu kontrolu (Tang i sur., 2012.). Nadalje, osposobljavanje logičkog zaključivanja za fluidnu inteligenciju bilo je povezano s povećanjem strukturnog integriteta u korpusu i genusu corpus callosum, koji se povezuju između homolognih kortikalnih područja dviju hemisfera i smatraju se uključenima u izvršne funkcije i WM (Wolf i sur., 2014). Sve zajedno uzete su strukturne promjene mozga kao odgovor na kognitivne intervencije u treningu za različite sheme treninga, a takve su se promjene uglavnom našle u područjima mozga koja su trebala biti uključena u zadatke treninga. Ta uočena strukturna plastičnost može biti temelj poboljšanja kognitivnih funkcija kroz intervencije, ukazujući na potencijalnu učinkovitost kognitivnog treninga. U tablici 2 donosimo kratak sažetak strukturnih promjena u mozgu uzrokovanih intervencijom treninga.

Tablica 2. Studije koje pokazuju strukturne promjene mozga izazvane intervencijama treninga.

Sažetak učinaka kognitivnog treninga

Ukratko, kognitivni trening može promijeniti aktivacije ili strukturu regija mozga izravno povezanih sa zadacima treninga, zajedno s poboljšanjima u ponašanju zadataka. Budući da različiti zadaci treninga mogu izazvati promjene u aktiviranju mozga na različitim područjima mozga, odabir zadataka treninga također je važno pitanje. Iako područja mozga angažirana zadacima treninga mogu biti različita, ovisno o senzornom modalitetu, kognitivni zadaci koji zapošljavaju više kognitivne funkcije, poput treninga WM -a ili treninga pažnje, vjerojatno će pokazati neke učinke prijenosa. Većina zahtjevnih zadataka obično uključuje više kognitivne funkcije poput izvršne funkcije, kognitivne kontrole i kontrole pozornosti (Buschkuehl i sur., 2014.). Na primjer, trening WM -a trebao bi izazvati promjene u moždanoj aktivnosti u frontalnom i parijetalnom korteksu, a obje su povezane s kapacitetom WM -a (Klingberg, 2010), zadatak WM -a koji zahtijeva emocionalnu regulaciju izazvao je povećanu aktivaciju u dijelu ACC -a, za koji se pokazalo da je uključen u kognitivnu kontrolu i emocionalnu regulaciju (Schweizer i sur., 2013.), program treninga pažnje izmijenio je dio sustava kontrole pozornosti u prefrontalnom korteksu (Mozolic i sur., 2010.), senzorno motorički zadaci poput žongliranja i videoigri modificiranih kortikalnih regija uključenih u prostornu pozornost (Prakash et al., 2012) ili vizualna područja specifična za obradu pokreta (Draganski i svibanj, 2008), a program treninga meditacije promijenio je moždane aktivnosti povezane s pažnjom, raspoloženjem, i regulaciju stresa (Tang i Posner, 2014.). Ovi rezultati ukazuju na to da se više kognitivne funkcije mogu poboljšati kognitivnim intervencijama bez obzira na senzorni modalitet, a promjene u aktiviranju mozga nakon kognitivnog treninga mogu se zabilježiti raznim tehnikama neuroslika, uključujući fMRI, EEG, fNIRS i strukturnu MRI. Iako je teško koristiti funkcionalnu ili strukturnu magnetsku rezonancu za praćenje promjena u mozgu uzrokovanih treningom u stvarnom vremenu zbog njihovih troškova i prenosivosti, neke od tehnika neuroslikavanja, poput EEG-a, mogu biti korisne za praćenje promjena u moždanoj aktivnosti tijekom tečaja kognitivnog treninga.


Sučelje mozga i računala za kliničke svrhe: kognitivna procjena i rehabilitacija

Uz najpoznatije primjene tehnologije sučelja mozga i računala (BCI) za obnavljanje komunikacijskih sposobnosti i upravljanje vanjskim uređajima, predstavljamo stanje tehnike uporabe BCI za kognitivno ocjenjivanje i obuku. Prvo smo opisali neke preliminarne pokušaje razvoja testova na bazi verbalno-motoričkih BCI-a za procjenu specifičnih ili više kognitivnih domena u pacijenata s amiotrofičnom lateralnom sklerozom, poremećajima svijesti i drugim neurološkim bolestima. Zatim predstavljamo heterogenije i naprednije polje kognitivnog treninga zasnovanog na BCI-ju, koje vuče korijene iz konteksta terapije neurofeedback-om i obraća se pacijentima s neurološkim razvojnim poremećajima (poremećaj iz spektra autizma i poremećaj pažnje/hiperaktivnost), pacijentima s moždanim udarom i stariji subjekti.Raspravljamo o nekim prednostima BCI -a kako za procjenu, tako i za obuku, a prva se odnosi na mogućnost longitudinalne i pouzdane evaluacije kognitivnih funkcija u pacijenata s teškim motoričkim smetnjama, a druga na mogućnost povećanja motivacije i angažmana pacijenata za poboljšanje neuralne plastičnosti. Na kraju, raspravljamo o nekim sadašnjim i budućim izazovima u korištenju BCI -ja za opisane svrhe.

1. Uvod

BCI su proučavani s primarnom motivacijom pružanja pomoćnih tehnologija osobama s teškim motoričkim smetnjama, osobito sindromom zaključavanja (LIS) uzrokovanim neurodegenerativnim bolestima poput amiotrofične lateralne skleroze (ALS) ili moždanog udara [1]. Takav pristup uključuje uporabu odgovarajućih kortikalnih signala kao ulaza za kontrolu vanjskih uređaja ili u svrhe augmentativne i alternativne komunikacije u pacijenata koji pate od ozljede središnjeg živčanog sustava. BCI je proučavan više od 25 godina i opsežno je validiran, čak i ako ima još uvijek heterogene rezultate prema primijenjenoj metodi i uključenoj populaciji [2, 3]. Pregled BCI studija nije unutar cilja ovog rada [4].

Novo područje istraživanja odnosi se na upotrebu BCI -ja za poboljšanje motoričkog i kognitivnog oporavka u okruženjima neurorehabilitacije. Zapravo, većina uobičajenih rehabilitacijskih alata zahtijeva minimalnu razinu motoričke kontrole za obavljanje terapijskih zadataka pa pacijentima s teškim motoričkim deficitom nije dopušteno proći tradicionalnu rehabilitacijsku obuku. Neki nedavni pregledi predstavili su i raspravljali o glavnom napretku u korištenju BCI u rehabilitacijske svrhe [5-7]. Daljnji rad raspravljao je o trenutnom statusu BCI -a kao strategije rehabilitacije u pacijenata s moždanim udarom [8]. Osim korištenja BCI za obnavljanje motoričkih funkcija ili pružanje povratnih informacija pacijentima (tj. Tijekom motoričkog snimanja), autori podupiru daljnje prednosti praćenja aktivacije mozga tijekom rehabilitacije, osobito mogućnost praćenja globalne razine pozornosti koja se odnosi na zadatka i razine međupolovične ravnoteže.

U okviru neurorehabilitacije, procjena i obuka kognitivnih oštećenja predstavljaju inovativnije i manje istraženo područje. Procjena kognitivnih sposobnosti u pacijenata u naprednim fazama paralize predstavlja izazov, budući da standardni alati za procjenu i verbalnih i neverbalnih kognitivnih sposobnosti obično uključuju motorički odgovor. U ALS -u dokazi ukazuju na potrebu za nekim izmjenama zadatka kako bi standardna neuropsihološka procjena bila prikladna za pacijente s verbalnim i motoričkim oštećenjima [9]. Također i Edinburški kognitivni i bihevioralni ALS zaslon (ECAS), koji su nedavno dizajnirali Abrahams i kolege [10] za pacijente s ALS-om, ne može se izvesti u umjereno teškim stadijima bolesti. Osim toga, čak se ni testovi koji se oslanjaju na neki oblik rudimentarne motoričke funkcije, poput treptanja, klimanja ili pokazivanja [11], ne mogu primijeniti na potpuno zatvorene pacijente gdje se čak može spriječiti i prisutnost minimalnih motoričkih funkcija.

Nedavno su učinjeni neki pokušaji kako bi se dobili verbalno-motorički pokazatelji promjena izvršnih funkcija u ALS-u. Konkretno, potencijali povezani s događajima (ERP) korišteni su za procjenu kognitivnih disfunkcija s minimalnim motoričkim zahtjevima [12–14]. Takav pristup, čak i ako je vrijedan, daje kvantitativne i kvalitativne podatke koji se ne mogu usporediti s rezultatima dobivenim standardnim kognitivnim testiranjem, pa stoga ne dopušta pouzdanu i uzdužnu procjenu neuropsiholoških funkcija.

Procjena kognitivnih sposobnosti u pacijenata s teškim motoričkim smetnjama također ima relevantne implikacije za aspekte upotrebljivosti BCI sustava. Među fiziološkim i psihološkim čimbenicima koji utječu ili utječu na uporabu BCI -a, nekoliko je studija pokazalo utjecaj općeg mentalnog opterećenja i specifičnijih kognitivnih funkcija na performanse BCI -a. Na primjer, P300 ERP signali, koji se koriste u često usvojenim sustavima P300 BCI, ovise o procesima pažnje i radne memorije u takvom pristupu, smanjena razina pažnje ili viša razina opterećenja radne memorije povezana su s manjim amplitudama i produljenim kašnjenjima [15] . Nedavna istraživanja potvrdila su ulogu radne memorije, zajedno s općom inteligencijom [16] i pažnjom [17], na performansama P300 BCI. Neki su pristupi pokušali upravljati takvim aspektima koristeći različita sučelja [18] ili načine stimulacije [19], kako bi se smanjilo mentalno opterećenje. Osim potrebe za tehničkim prilagodbama, opisani nalazi ukazuju na potencijalnu korist treninga radne memorije za poboljšanje upotrebljivosti i performansi BCI -ja.

Korištenje BCI -ja za kognitivni trening još je jedno novo polje istraživanja u okviru neurorehabilitacijskih postavki i moglo bi poboljšati klinička stanja pacijenata i upotrebljivost BCI -ja. Konkretno, mogućnost poboljšanja neuralne plastičnosti pružanjem povratnih informacija u stvarnom vremenu u privlačnom okruženju mogla bi poboljšati učinkovitost liječenja i njegovu prenosivost u kontekst stvarnog života.

Predstavljamo trenutno stanje u vezi s BCI aplikacijama koje se bave kognitivnim aspektima, s obzirom na pristupe usmjerene i na procjenu i na rehabilitaciju kognitivnih funkcija. Kao što je dolje opisano, takvi pristupi uključuju pacijente s teškim motoričkim deficitom, kako bi se prevladala verbalno-motorna ograničenja, zajedno s drugim kliničkim populacijama bez tjelesnih nedostataka, u skladu s prednostima koje pruža upotreba BCI u odnosu na tradicionalne kognitivne metode treninga.

2. Materijal i metode

Između siječnja i veljače 2017. pretraživali smo baze podataka PubMed, Web of Science i Scopus. Pretraživali smo pojmove "BCI" ili "sučelje mozak-računalo" ili "sučelje mozga-stroj" u kombinaciji sa sljedećim pojmovima: "neurofeedback", "kognitivni", "rehabilitacija", "trening", "procjena" i "neuropsihološki" . ” Uključene su i druge definicije BCI-a (tj. Mind-Machine Interface (MMI)), međutim nisu postignuti relevantni rezultati, prema temi ovog pregleda. Pretražili smo referentni popis preuzetih radova kako bismo identificirali dodatne relevantne članke. Za sadašnji sustavni pregled uzete su u obzir samo studije na engleskom jeziku. U okviru ovog rada razmatrani su i drugi prikazi literature koji se bave temom našeg rada. Ukupan broj 1701 stavki pronađen je s PubMedom, 2950 stavki s Web of Science i 3977 stavki sa Scopusom.

Isključene su studije u kojima je NF opisan bez upućivanja na BCI sustav. Štoviše, studije su bile o kognitivnim zadacima/sposobnostima koje su bile uključene u BCI protokole sa drugim ciljevima osim procjene ili rehabilitacije kognitivnih sposobnosti (tj. Praćenje kognitivnog stanja tijekom motoričke rehabilitacije, sredstva za obavljanje motoričkih zadataka, proučavanje moždanih funkcija koje nisu usmjerene na kliničke svrhe) nisu uzeti u obzir.

Sustavno pretraživanje rezultiralo je s 9 zapisa za kognitivnu procjenu i 15 zapisa o kognitivnom treningu, koji se sastoje od eksperimentalnih studija koje su uključene u tablice 1 i 2. Studije koje predstavljaju dizajn ili razvoj protokola zasnovanih na BCI bez izvještavanja o eksperimentalnim podacima o zdravim kontrolama ili kliničkim populacijama razmatrane su u rukopisu, ali nisu navedene u tablicama. Drugi rezultati koji se tiču ​​studija ili pregleda NF i BCI razmatrani su i objavljeni u uvodu i raspravi radi poboljšanja i podupiranja razmatranja o opisanim rezultatima. Zapravo, prema našim saznanjima, nema drugih pregleda koji se tiču ​​uporabe BCI -a za kognitivnu procjenu ili rehabilitaciju.

3. Rezultati i rasprava

3.1. Kognitivna procjena putem sustava temeljenih na BCI

Primjena BCI sustava u cilju razvoja novih alata za neuropsihološku procjenu uglavnom je koristila BCI na bazi EEG-a (vidi tablicu 1). Ove vrste BCI uključene su u neinvazivne BCI, odnosno ne zahtijevaju kiruršku implantaciju za dobivanje signala na površini EEG je najraširenija neinvazivna tehnika za BCI studije u neuroloških pacijenata [20]. Glavne otkrivene i korištene paradigme na temelju EEG-a su senzomotorni ritmovi (SMR), spori kortikalni potencijali (SCP), potencijali povezani s događajima (ERP) i vizualno evocirani potencijali (VEP).

Iversen i sur. [21, 22] čiji je cilj procijeniti neke kognitivne funkcije kod potpuno paraliziranih pacijenata s ALS-om razvijanjem SCEG-a EEG-BCI. U prvoj studiji [21], obuka je primijenjena na dva ozbiljno paralizirana ALS pacijenta, tijekom koje su mogli naučiti kontrolirati određene komponente svog EEG -a kako bi usmjerili kretanje vizualnog simbola na monitoru. Zatim je proveden niz kognitivnih zadataka s dva izbora, poput diskriminacije neparnih/parnih brojeva i većih/manjih brojeva. Učinkovitost je također ocijenjena pomoću paradigme podudaranja uzorka, koja je korištena za ispitivanje sposobnosti razlikovanja brojeva, slova, boja i za obavljanje jednostavnih izračuna. U uzastopnoj studiji, Iversen i sur. [22] upotrijebili su istu SCP-EEG kontrolu kako bi zadali uvjetno-asocijativni zadatak učenja pacijentu s kasnom fazom ALS-a, testirajući sposobnost učenja proizvoljnih asocijacija među vizualnim podražajima. U obje studije primijećena je dobra razina točnosti u otkrivanju performansi pacijenata, prema eksperimentalnom dizajnu ispitanika. Pacijenti su također mogli razumjeti usmene upute te sukladno tome odgovoriti u uzastopnim zadacima. Međutim, takva metoda zahtijeva opsežno predtreniranje kako bi se naučilo kontrolirati EEG, što može potrajati i nekoliko tjedana, ne može se koristiti za zadatke koji se temelje na prisjećanju ili gdje se mora izabrati između više od dva podražaja.

Perego i coll. [23] primijenili su sustav BCI na temelju vizualno evociranih potencijala (SSVEP) zasnovan na stabilnom stanju kako bi razvili psihometrijsku procjenu na temelju široko korištenog kliničkog testa (Raven Colored Progressive Matrix (RCPM)). Protokol je potvrđen na 19 zdravih ispitanika i uspoređen je s administracijom na papiru: rezultati su pokazali podudarne performanse postignute s dvije metode. Uzastopna studija autora [24] testirala je kognitivni protokol SSVEP BCI na uzorku pacijenata s tjelesnim invaliditetom zbog različitih neuroloških bolesti i potvrdila njegovu pouzdanost u kliničkoj populaciji, međutim, 11 od 26 sudionika isključeno je iz protokola prema nehotična kretanja i loša suradnja ili zato što nisu izazvali odgovor SSVEP -a. Westergren i sur. [25] primijenili su BCI temeljen na SSVEP-u za razvoj četiri kognitivna testa temeljena na matričnim testovima Wechsler-ove ljestvice inteligencije odraslih (WAIS). Oni su dali kratku bateriju skupini od 11 zdravih ispitanika, dobivši nalaze koji podržavaju točnost i upotrebljivost razvijenih sustav. Čak i ako obećava, ovaj protokol treba potvrditi na kliničkoj populaciji.

Općenito, opisani pristupi predstavljaju neka ograničenja, kao što je važno preuređivanje izvornih kognitivnih testova, koji mogu proizvesti pristrane rezultate i dodatno opsežno predškolovanje, prilagodba pojedinačnih kognitivnih testova ne odgovara kliničkoj potrebi za sveobuhvatnom neuropsihološkom procjenom.

Za razliku od drugih pristupa BCI, oni zasnovani na P300 ne zahtijevaju učenje samoregulacije odgovora mozga i povratnih informacija. Moguće smanjenje vremena treninga važna je prilika za proširenje uporabe proširene i alternativne komunikacije (AAC) na svrhe kognitivne procjene [26]. S druge strane, uporaba P300 zahtijeva, kao preduvjet, netaknut vizualni sustav, barem za vizualni modalitet, za koji se pokazalo da je pouzdaniji od slušnog i očuvana sposobnost obraćanja pažnje to može predstavljati problem kod nekih pacijenata. Nedavno smo predstavili novu verbalno-motoričku neuropsihološku bateriju, prilagodbom nekih tradicionalnih neuropsiholoških testova (npr. Token Test, Modified Card Sorting Test (MCST), Raven Colored Progressive Matrix (RCPM) i d2 Test) P300-BCI administraciju, prema razumnom pridržavanju izvornih potvrđenih testova [27]. Ispitivane su komponente upotrebljivosti, odnos prema kliničkim i psihološkim varijablama te konvergentna valjanost razvijene baterije u uzorku pacijenata s ALS -om i zdrave kontrole. U pacijenata s ALS-om, predložena procjena temeljena na P300-BCI pokazala je visoku stopu točnosti kalibracije, zajedno sa zadovoljavajućom razinom upotrebljivosti i osjetljivosti, neovisno o kliničkim aspektima, poput napredovanja bolesti (ALFRS-R) i početka bolesti, ili psiholoških čimbenika poput anksioznosti i depresije. Čak i ako opisani protokol zadovoljava potrebu za sveobuhvatnom procjenom kognitivnih sposobnosti, neki problemi proizlaze iz izvođenja nekoliko testova s ​​BCI -om, osobito produljeno vrijeme za administraciju i kognitivni napor moglo bi uključivati ​​učinke umora i smanjiti pouzdanost procjene. Ovo je istraživanje uključeno u prošireni projekt, procjenjujući uporabu P300-BCI za neuropsihološku procjenu s posebnom pozornošću na upotrebljivost, ugodnost, umor i emocionalne aspekte [28, 29]. Unutar takvog projekta izvedeni su preliminarni pokušaji prilagodbe drugog široko rasprostranjenog tradicionalnog neuropsihološkog testa, odnosno verbalne tečnosti, kao dokaz koncepta koji zahtijeva daljnja istraživanja.

Nedavno je za otkrivanje obrade brojeva i mentalnog izračunavanja u pacijenata s poremećajem svijesti (DOC) korišteno hibridno sučelje mozak-računalo koje kombinira P300 i SSVEP [30]. Rezultati su dobiveni na jedanaest pacijenata: pet ih je postiglo stope točnosti koje su bile znatno veće od razine šanse te pokazale očuvanu sposobnost slijeđenja naredbi, uz sposobnosti obrade broja i izračunavanja. Međutim, pacijenti su se lako umarali, što je dovelo do nedostatka podataka o obuci, a njihova razina pažnje koja je odabirana prema objektima bila je znatno niža nego kod zdravih ispitanika. Štoviše, BCI ovisni o pogledu mogu pružiti nepouzdane podatke u pacijenata s DOC-om, jer često gube sposobnost fiksiranja pogleda, stoga bi vizualne sposobnosti trebalo točno procijeniti kada se koriste BCI ovisni o pogledu, koje bi na kraju trebalo zamijeniti sustavima neovisnima o pogledu.

Zatim, polje istraživanja razvoja kognitivnih zadataka na temelju BCI -a za pacijente s motoričkim smetnjama tek je u zoru i predstavlja obećavajuće područje za razvoj.

3.2. Kognitivni trening neuroloških pacijenata i zdravih ispitanika sredstvima BCI

BCI je korišten za poboljšanje pažnje i drugih kognitivnih sposobnosti (vidi Tablicu 2), na temelju načela neurofeedback (NF) terapije (T). Konkretno, NFT koji se uglavnom koristi je zasnovan na površinskom EEG -u, jer je relativno jeftin, upotrebljiv i prenosiv. EEG-NFT uključuje da se neuronski signali mogu mjeriti i koristiti za poboljšanje neuronskih funkcija: pacijenti promatraju prikladan grafički prikaz svoje stvarne moždane aktivnosti, obično obrađene putem računala, i uče samostalno regulirati tu aktivnost kako bi je doveli do željeno stanje. Ovaj pristup korišten je za liječenje nekoliko stanja, uključujući i neurološke i psihološke poremećaje, poput poremećaja hiperaktivnosti s nedostatkom pažnje (ADHD), anksioznosti, epilepsije i poremećaja ovisnosti [31]. Štoviše, NF je također primijenjen za kognitivno poboljšanje [32–34]. Tipično, zadaci uključeni u NFT ponavljaju se i standardizirani su i odgovaraju na potrebu da se sudionicima ukaže kada su dosegli traženi obrazac moždanog vala. Neki od rezultata dobivenih takvim pristupom kod pacijenata s ADHD -om kontroverzni su, na primjer, nedavni sustavni pregled i eksperimentalna studija [35] zaključili su da literatura ne podržava bilo kakvu korist NF -a na neurokognitivno funkcioniranje u ADHD -u, vjerojatno zbog ograničenja studija. Opsežan pregled pristupa NF -u izlazi iz okvira ovog članka.

Nedavno su korišteni EEG-BCI sustavi za poboljšanje kognitivnih funkcija u pacijenata s ADHD-om. Munoz i kolege [36] osmislili su i predstavili videoigru zasnovanu na BCI-u za obučavanje stalne pozornosti kod pacijenata s ADHD-om, koja će se implementirati pomoću jeftinih BCI sustava. Međutim, takav sustav nije potvrđen u kliničkoj populaciji. Lim i kolege [37, 38] razvili su niz igara za trening, gdje se razine pažnje korisnika mjerene EEG signalima mogu koristiti za izvođenje vježbi. Takav pristup pokazao se korisnim za poboljšanje sposobnosti pažnje kod djece s ADHD-om, poboljšanjem ocjena nepažnje koje su ocijenili roditelji na skali ocjene ADHD.

Lee i kolege zatim su izmijenili svoj program obuke u uzastopnoj studiji, predstavivši novu igru ​​sa komponentom treninga pamćenja koja se odnosi na stariju populaciju [39]. Pokazalo se da je BCI obuka poboljšala i pozornost i vizualno -prostorne i memorijske komponente. Štoviše, iskoristivost i prihvatljivost zadovoljavali su ciljnu populaciju. Isti su autori zatim ponovili studiju na uzorku zdravih, pretežno kinesko govorećih starijih osoba, kako bi se utvrdila općenitost razvijenog sustava i zadaća obuke na različitu jezičnu populaciju [40]. Potvrdili su BCI trening potencijal za poboljšanje spoznaja kod starijih osoba koje govore engleski i kineski, pokazujući njegovu upotrebljivost i prihvatljivost u potonjoj populaciji.

Još jednu primjenu BCI-a za kognitivno poboljšanje u starijih osoba razvili su Gomez-Pilar i suradnici [41, 42]. Autori su razvili BCI sustav temeljen na motornim slikama za izvođenje NF-a kod zdravih starijih osoba, koji je realiziran pomoću pet različitih zadataka povećanja razine težine. U takvim zadacima ispitanici su se osposobljavali za učenje i uvježbavanje motoričke slike te izvođenje logičkih vježbi i vježbi pamćenja. Povratne informacije sastojale su se od stavke koja se kreće po zaslonu, a kontrolirane su zadaćama motoričke slike. Rezultati kognitivnih testova i promjena EEG -a pokazali su poboljšanje nakon pet sesija. Kognitivne promjene osobito su se odnosile na vizualno -prostornu, jezičnu, memorijsku i konceptualnu domenu.

Takve su studije od posebnog interesa, jer se samo nekoliko primjena NFT -a prethodno odnosilo na kognitivno poboljšanje u starijih osoba [31, 43, 44].

Pineda i sur. [45] također su pretpostavili da bi NF temeljen na BCI koji koristi specifične EEG frekvencijske opsege trebao inducirati neuroplastične promjene zrcalnog neuronskog sustava u poremećaju spektra autizma (ASD). Prema tim prijedlozima, Friedrich i kolege [46] razvili su aplikaciju BCI igre za kombinirano liječenje NF -a i biofidbek djece s ASD -om.Predloženi sustav zahtijeva od djece da moduliraju svoju moždanu aktivnost i perifernu fiziološku aktivaciju u društvenim igrama, uz povratnu informaciju koja se sastoji od ponašanja emocionalne imitacije unutar društvenih interakcija. Takav pristup uključuje vrijednost održavanja interesa igrača i ostvarivanja ekoloških situacija kako bi se povećalo učenje i prenijelo u kontekst stvarnog života.

Kim & amp Lee [47] koristila je trening funkcionalne električne stimulacije (FES) temeljen na BCI za djecu zahvaćenu spastičnom cerebralnom paralizom, s uzorcima EEG-a tijekom koncentracije koji su se koristili za pokretanje FES-a: FES je primijenjen kao pacijenti koncentrirani na produžetak prsta, ekstenziju zgloba, zglob otmice i obrezivanja zgloba dok držite šipku za ručni zglob. SMR i srednji beta valovi (M-beta) zabilježeni su prije i nakon treninga kao mjere ishoda. Rezultati su pokazali povećanje takvih indeksa koji su povezani s logičkim razmišljanjem, rješavanjem problema i pažnjom na vanjske podražaje, što ukazuje na učinak izvedenog treninga i na nemotoričke funkcije. Salisbury i kolege [48] predstavili su studiju izvedivosti u jednom slučaju na pacijentu s ozljedom leđne moždine (SCI), gdje je EEG-BCI upotrijebljen za smanjenje boli i poboljšanje nemotornih funkcija poput raspoloženja i spoznaje, u sklopu stacionarnog rehabilitacijskog liječenja. Čak i ako nema podataka o opisanim terapijskim ciljevima, studija je podržala izvedivost i podnošljivost ovog pristupa kod pacijenata. Uzastopna studija na proširenom uzorku SCI pacijenata [49] nije pokazala nikakav učinak BCI treninga na mjere vezane za spoznaju, psihološku dispoziciju i bol.

Druga primjena BCI -a na kognitivne funkcije oporavka odnosi se na rehabilitaciju afazije u pacijenata s moždanim udarom [50, 51]. Kleih i njegovi kolege [50] podržali su izvedivost komunikacijskog sustava s spelerima P300-BCI sa pacijentima s afazom, nakon provedbe individualiziranih prilagodbi i određene obuke. Prema autorima, daljnja primjena razvijenog pristupa mogla bi uključivati ​​poboljšanje neuralne plastičnosti aktiviranjem jezičnih sklopova, promičući oporavak afazije. Musso i kolege [51] prethodno su istražili prisutnost neuronskih markera slušne pozornosti i akustičke obrade kao preduvjeta za primjenu slušne BCI u bolesnika s moždanim udarom i zaključili da bi BCI trening mogao biti izvediv za njega. Takvi obećavajući nalazi trebali bi biti potkrijepljeni daljnjim istraživanjima na ciljnom uzorku, ali bi mogli biti preliminarni u primjeni BCI -ja za sanaciju deficita proizvodnje govora kod pacijenata s afazom. Nadalje, memorijske funkcije su također obrađene u pacijenata s moždanim udarom s NF intervencijama na bazi BCI [52]. Autori su upotrijebili skup relevantnih neurofizioloških indeksa koji su otkrili osjetljive na ishode intervencija u treningu, stoga ih je korisno integrirati u standardne rezultate neuropsihološke procjene kako bi se procijenile i kvantificirale promjene izazvane kognitivno rehabilitacijskom intervencijom zasnovanom na BCI.

Burke i kolege [53] koristili su intrakranijalni EEG (iEEG) kod neurokirurških pacijenata za otkrivanje theta i alfa oscilacija koje su u korelaciji s optimalnim kodiranjem memorije, pa su ih tako koristili za pokretanje prezentacije stavke u zadatku besplatnog opoziva. Ovo je prva primjena iEEG -a u BCI za poboljšanje memorijskih funkcija.

Osim EEG -a, pokazalo se da NF studije temeljene na funkcionalnoj magnetskoj rezonanciji (MRI) proizvode promjene u ponašanju kod shizofrenije i poremećaja ovisnosti o tvarima. Nekoliko je studija istraživalo utjecaj voljne regulacije mozga na određena područja, poput amigdale i prednjeg cingulata, na spoznaju i ponašanje. Na temelju ovih nalaza, Rana i kolege [54] istražili su izvedivost primjene povratne MRI NF u stvarnom vremenu u istraživanju starenja. U uzorku zdravih starijih osoba pokazali su da je voljna kontrola prednje insule tijekom zadatka prepoznavanja emocija lica povezana s povećanom kognitivnom fleksibilnošću, podupirući učinkovitost ovog pristupa za kognitivno poboljšanje i trening.

Još jedno zanimljivo područje rada odnosi se na uporabu virtualne stvarnosti kao terapijske intervencije za neurorehabilitaciju i njezinu integraciju s BCI sustavima [55]. Zanimljiva primjena takvog modela je ona Rohanija i Puthusserypadyja [56], koji su realizirali VR sustav zasnovan na P300 (virtualna učionica) za obučavanje sposobnosti pažnje kod pacijenata s ADHD -om. Ova studija je također prvi pokušaj razvoja BCI sustava za obuku pažnje koji se temelji na potencijalu P300, u skladu s njegovom izravnom vezom s pažnjom i dobrovoljnom kognitivnom aktivnošću. Razvijeni sustav, testiran na zdravim sudionicima, pokazao se obećavajućim, potkrijepljen upotrebljivošću i motivacijskim aspektima.

Općenito, prezentirane studije uključuju povećanje razine složenosti i sofisticiranosti u odnosu na tradicionalne modele NF -a: integraciju višedimenzionalnih indeksa (tj. Neuropsihološke, neurofiziološke i bihevioralne), ostvarivanje privlačnih i realnih postavki za obuku kognitivnih funkcija i korištenje inovativnih BCI sustava.

4. Zaključci

Prikazali smo pregled studija koje koriste različite BCI sustave s ciljem ostvarivanja kognitivne procjene ili rehabilitacijskih protokola. Glavne mjere i postupci usvojeni u opisane svrhe sažeti su kako slijedi. Što se tiče kognitivne procjene, studije su prezentirale uglavnom zaposlene ad hoc kognitivne zadatke, realizirane prema karakteristikama i ograničenjima usvojene BCI paradigme [21, 22, 25, 30]. Cipresso i sur. [28, 29] koristili su nadaleko poznati kognitivni test, odnosno verbalnu tečnost, čak i ako su imali relevantne izmjene u administraciji i bodovanju u odnosu na tradicionalnu verziju "papir i olovka", kako bi se prilagodili BCI sustavu. Drugačije, nekoliko je autora [23, 24, 27] realiziralo BCI-baziranu verziju potvrđene i standardizirane neuropsihološke mjere fluidne inteligencije, to jest RCPM-a, s posebnom pažnjom na održavanju razumnog pridržavanja izvornog testa. Oba su autora naglasila konvergentnu valjanost prilagođenog testa drugim srodnim mjerama papira i olovke. Poletti i sur. [27] također su realizirali prilagodbe drugih tradicionalnih potvrđenih neuropsiholoških testova, proširujući svrhe prema realizaciji verbalno-motoričke sveobuhvatne neuropsihološke baterije slične onoj koja se koristi u kliničkim okruženjima.

Prema kognitivnoj rehabilitaciji, metode se čine heterogenijima, kako prema različitim kliničkim populacijama (npr. ADHD, zdrave starije osobe, bolesnici s moždanim udarom i ozljede leđne moždine), tako i prema specifičnoj meti kognitivnih intervencija (pažnja, pamćenje, jezik, i vizualne prostorne sposobnosti). Kognitivna rehabilitacija obično se oslanja na skup zadataka i postupaka koji su fleksibilniji i prilagodljiviji od onih koji se koriste u svrhu kognitivne evaluacije, budući da je prilagođena specifičnim potrebama i preostalim sposobnostima pacijenata. Štoviše, realizacija privlačnih postavki za kognitivni trening, ponekad uključujući i sustave igara, podrazumijeva realizaciju realnijih i interaktivnih protokola koje je potrebno dosljedno usvojiti u nekoliko studija radi standardizacije.

S obzirom na regrutirane kliničke populacije, unatoč primjeni BCI-a za kognitivnu procjenu uglavnom su se odnosile na kliničke populacije s tjelesnim invaliditetom do zaključanih uvjeta (tj. ALS i MCS), za koje su BCI i druge pomoćne tehnologije prvo razvijene, kognitivna rehabilitacija je uglavnom bila koristi se kod ciljanih pacijenata s NFT -om (ADHD, ASD i kognitivno poboljšanje u starijih osoba). Novo područje istraživanja odnosi se na primjenu BCI -a za rehabilitaciju jezičnog deficita kod pacijenata s moždanim udarom, čak i ako je do sada prikupljeno nekoliko i heterogenih nalaza.

Zanimljiv nalaz koji proizlazi iz ovog pregleda odnosi se na ograničen broj studija koje se bave uporabom BCI za kognitivnu procjenu pacijenata s tjelesnim ograničenjima, unatoč kliničkoj i etičkoj važnosti longitudinalne neuropsihološke evaluacije u neurološkim poremećajima, osobito u neurodegenerativnim stanjima. Možda je potreba za skupom opremom i posebnim kompetencijama za korištenje sustava i analizu podataka jedna od glavnih prepreka u korištenju BCI u kliničkim okruženjima. Trenutno je široko korištena BCI paradigma vizualni P300 BCI: čak i ako zahtijeva od pacijenata da izvedu očne pokrete i fiksaciju u određenoj mjeri, nekoliko je studija pokazalo da se može primijeniti i kod pacijenata s ALS -om u kasnoj fazi bolesti gdje je okulomotorni sposobnosti se često mijenjaju [57, 58]. Međutim, nekoliko je studija predložilo BCI neovisne o pogledu P300 ili SSVEP temeljene na pacijentima s DOC-om koji često gube sposobnost fiksiranja pogleda kako bi nadvladali takvo kliničko i metodološko pitanje [30].

S obzirom na upotrebu BCI -a uz tradicionalnije NF aplikacije, vizualizacije povratnih informacija u NFT (i biofeedback) paradigma kreću se od kontroliranja jednostavnog stupčastog grafikona do složenijih i realističnijih vizualnih podražaja. U tipičnoj primjeni NFT -a povratne informacije nisu povezane sa specifičnim značenjem signala koji se treniraju ili očekivanim ishodima u ponašanju. Međutim, određene povratne informacije za određene signale koji se treniraju mogu biti učinkovitije u promicanju promjena u ponašanju aktiviranjem određenih područja mozga. Štoviše, razina motivacije uključena u izvršavanje zadatka povećana je osjećajem djelovanja koji korisnik percipira, odnosno njegovom sposobnošću da učini nešto važno. U te se svrhe uvođenje novih načina davanja povratnih informacija i nagrada unutar NFT-a zasnovanog na BCI-u, poput okruženja virtualne stvarnosti, obećava poboljšanjem učinkovitosti i prenosivosti učenja u kontekst stvarnog života.

Drugo pitanje koje se odnosi na uporabu BCI -a za kognitivnu procjenu i, točnije, u svrhe rehabilitacije je pitanje sporih učenika, osobito primjenjivo na starije osobe [54]. Mogućnost integriranja skupih modaliteta usmjerenih na duboku regiju mozga, poput NF-a temeljenog na fMRI, s manje troškovno intenzivnim metodama obuke za NF, to jest EEG, mogla bi pomoći u pružanju dužeg perioda obuke takvoj populaciji. Nova tehnologija, korisna u ove svrhe, predstavljena je fMRI u stvarnom vremenu (rtfMRI) [59]. Čak i ako je ovaj pristup slabo istražen randomiziranim kliničkim studijama, njegova potencijalna primjena u kombinaciji s drugim tehnologijama zaslužuje daljnje razmatranje.

Zaključno, neki novi izazovi proizlaze iz ovog pregleda i predstavljaju moguće relevantne ciljeve budućih istraživanja na području uporabe BCI -a u kliničke svrhe. Konkretno: (1) mogućnost uvođenja obuke zasnovane na BCI-u u dom pacijenta, razvojem jeftinih i prijenosnih sustava, kako bi se omogućili intenzivniji, učinkovitiji i dugotrajniji tretmani kognitivnih funkcija (2) u odnosu na u prethodnoj točki, poboljšanju upotrebljivosti (pojednostavljenje postupaka) i prilagodljivosti BCI -a karakteristikama korisnika i kognitivnim sposobnostima, posebno, pitanje istraživanja upotrebljivosti nije detaljno opisano u ovom pregledu, ali predstavlja relevantan aspekt kada se radi o kliničkom populacije i njihove obitelji [7] (3) istraživanje o ishodima kognitivnih intervencija temeljenih na BCI-u, posebno s obzirom na funkcionalne promjene i reorganizaciju mozga, korištenje kvantitativnih mjera, poput fMRI i EEG-a, koje treba integrirati s bihevioralnim i neuropsihološki nalazi pomoći će boljem razjašnjenju učinkovitosti i utjecaja protokola obuke, što je također predloženo u nedavnim pregledima [60, 61] (4) napredak u provedbi neuropsiholoških testova temeljenih na BCI, koji će se potvrditi u kliničkim populacijama, osobito prema mjerama zlatnog standarda, takav pristup trebao bi uzeti u obzir pojednostavljenje postupaka za provođenje testova i ograničen broj stavki koje čine svaki test, kako bi se smanjiti kognitivni napor i smetnje u otkrivanju kognitivnih profila pacijenata u skladu s tim povećanim komponentama upotrebljivosti i pouzdanosti, nekoliko aspekata spoznaje trebalo bi biti uključeno u protokole procjene zasnovane na BCI, kako bi se zadovoljile kliničke i etičke potrebe uključene u neurodegenerativne poremećaje. Sveukupno, čak i uz određena ograničenja zbog tehničkih i metodoloških pitanja, literatura o BCI-u ističe obećavajuća otkrića u kontekstu kognitivne procjene i obuke, čime se promiču inovativne aplikacije zasnovane na BCI za neurorehabilitacijske postavke i istraživanja starenja.

Sukob interesa

Autori izjavljuju da nema sukoba interesa u vezi s objavom ovog članka.

Reference

  1. D. de Massari, C. A. Ruf, A. Furdea i sur., "Komunikacija mozga u zaključanom stanju", Mozak, sv. 136, br. 6, str. 1989–2000, 2013. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  2. M. Marchetti i K. Priftis, "Sučelja mozga i računala u amiotrofičnoj lateralnoj sklerozi: metaanaliza", Klinička neurofiziologija, sv. 126, br. 6, str. 1255–1263, 2015. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  3. R. M. Gibson, A. M. Owen i D. Cruse, "Sučelja za mozak 𠄼omputer za pacijente s poremećajima svijesti", Napredak u istraživanju mozga, sv. 228, str. 241–291, 2016. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  4. N. Birbaumer, A. Ramos Murguialday, C. Weber i P. Montoya, „Neurofeedback and Brain-Computer Interface. Kliničke aplikacije, ” Međunarodni pregled neurobiologije, sv. 86, str. 107–117, 2009. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  5. U. Chaudhary, N. Birbaumer i A. Ramos-Murguialday, "Sučelja mozga i računala za komunikaciju i rehabilitaciju", Nature Reviews Neurology, sv. 12, ne. 9, str. 513–525, 2016. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  6. J. J. Daly i J. E. Huggins, "Sučelje mozak-računalo: trenutne i nove aplikacije za rehabilitaciju", Arhiv fizikalne medicine i rehabilitacije, sv. 96, br. 3, str. S1 – S7, 2015. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  7. A. Riccio, F. Pichiorri, F. Schettini i sur., "Povezivanje mozga s računalom radi poboljšanja komunikacije i rehabilitacije nakon oštećenja mozga", Napredak u istraživanju mozga, sv. 228, str. 357–387, 2016. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  8. L. E. van Dokkum, T. Ward i I. Laffont, "Sučelja računalnog mozga za neurorehabilitaciju —its njegovo trenutno stanje kao strategija rehabilitacije nakon moždanog udara," Anali fizikalne i rehabilitacijske medicine, sv. 58, ne. 1, str. 3–8, 2015. Pogled na: Web mjesto izdavača | Google učenjak
  9. L. H. Goldstein i S. Abrahams, "Promjene u spoznaji i ponašanju kod amiotrofične lateralne skleroze: priroda oštećenja i implikacije za procjenu", Neurologija Lancet, sv. 12, ne. 4, str. 368–380, 2013. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  10. S. Abrahams, J. Newton, E. Niven, J. Foley i T. H. Bak, „Skrining za spoznaju i promjene ponašanja kod ALS -a“, Amiotrofična lateralna skleroza i frontotemporalna degeneracija, sv. 15, br. 1-2, str. 9–14, 2014. Pogledajte na: Web mjesto izdavača | Google učenjak
  11. A. Anastasia i S. Urbina, Psihološko testiranje, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, SAD, 7. izdanje, 1997.
  12. C. Seer, S. F ürk ötter, M.-B. Vogts i sur., "Izvršne disfunkcije i moždani potencijali povezani s događajima u pacijenata s amiotrofičnom lateralnom sklerozom", Granice u starosnoj neuroznanosti, sv. 7, članak 225., 2015. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  13. B. Kotchoubey, S. Lang, S. Winter i N. Birbaumer, "Kognitivna obrada u potpuno paraliziranih pacijenata s amiotrofičnom lateralnom sklerozom", Europski časopis za neurologiju, sv. 10, ne. 5, str. 551–558, 2003. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  14. N. Neumann i B. Kotchoubey, "Procjena kognitivnih funkcija kod ozbiljno paraliziranih i teško oštećenih mozga pacijenata: neuropsihološke i elektrofiziološke metode", Protokoli istraživanja mozga, sv. 14, br. 1, str. 25–36, 2004. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  15. J. Polich, "Ažuriranje P300: integrativna teorija P3a i P3b", Klinička neurofiziologija, sv. 118, br. 10, str. 2128–2148, 2007. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  16. S. A. Sprague, M. T. McBee i E. W. Sellers, "Učinci radne memorije na performanse sučelja mozga i računala", Klinička neurofiziologija, sv. 127, br. 2, str. 1331–1341, 2016. Pogled na: Web mjesto izdavača | Google učenjak
  17. A. Riccio, L. Simione, F. Schettini i sur., "Pažnja i učinak BCI-a temeljen na P300 kod osoba s amiotrofičnom lateralnom sklerozom", Granice u ljudskoj neuroznanosti, sv. 7, članak 732, 2013. Pogledajte na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  18. L. da Silva-Sauer, L. Valero-Aguayo, A. de la Torre-Luque, R. Ron-Angevin i S. Varona-Moya, „Koncentracija na performanse s BCI sustavima na bazi P300: pitanje značajki sučelja , ” Primijenjena ergonomija, sv. 52, članak 2090, str. 325–332, 2016. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  19. J. Xie, G. Xu, J. Wang, M. Li, C. Han i Y. Jia, „Učinci mentalnog opterećenja i umora na stacionarne evocirane zadatke sučelja moždanog računala: usporedba periodičnog treperenja i vizualna pozornost temeljena na preokretu pokreta, ” PLOS ONE, sv. 11, br. 9, ID članka e0163426, 2016. Pogledajte na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  20. A. Burns, H. Adeli i J. A. Buford, "Sučelje mozga i računala nakon ozljede živčanog sustava", Neuroznanstvenik, sv. 20, ne. 6, str. 639–651, 2014. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  21. I. H. Iversen, N. Ghanayim, A. K ࿋ler, N. Neumann, N. Birbaumer i J. Kaiser, "Alat za sučelje mozga i računala za procjenu kognitivnih funkcija u potpuno paraliziranih pacijenata s amiotrofičnom lateralnom sklerozom", Klinička neurofiziologija, sv. 119, br. 10, str. 2214–2223, 2008. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  22. I. H. Iversen, N. Ghanayim, A. K ࿋ler, N. Neumann, N. Birbaumer i J. Kaiser, "Uvjetno asocijativno učenje ispitano kod paraliziranog pacijenta s amiotrofičnom lateralnom sklerozom pomoću tehnologije sučelja mozga i računala," Bihevioralne i moždane funkcije, sv. 4, članak 53, 2008. Pogledajte na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  23. P. Perego, A. C. Turconi, G. Andreoni i sur., "Procjena kognitivnih sposobnosti pomoću validacije sučelja mozga i računala nove metode procjene kognitivnih sposobnosti", Journal of Neuroscience Methods, sv. 201, br. 1, str. 239–250, 2011. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  24. P. Perego, A. C. Turconi, C. Gagliardi i G.Andreoni, "Psihometrijska evaluacija s sučeljem mozak-računalo", u Interakcija čovjek-računalo, J. A. Jacko, Ur., Sv. 6761 od Bilješke s predavanja iz računalnih znanosti (uključujući podserije Bilješke s predavanja iz umjetne inteligencije i bilješke s predavanja iz bioinformatike), str. 406–413, 2011. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  25. N. Westergren, R. L. Bendtsen, T. W. Kjaer, C. E. Thomsen, S. Puthusserypady i H. B. Sorensen, "Stacionarno stanje vizualno evociranog sučelja mozga i računala zasnovanog na potencijalu za kognitivnu procjenu", u Zbornik radova 38. godišnje godišnje međunarodne konferencije IEEE društva za medicinu i biologiju (EMBC '16), str. 1508–1511, Orlando, FL, SAD, kolovoz 2016. Pogledajte na: Izdavačka stranica | Google učenjak
  26. P. Cipresso, L. Carelli, F. Solca i sur., "Korištenje BCI na bazi P300 u amiotrofičnoj lateralnoj sklerozi: od augmentativne i alternativne komunikacije do kognitivne procjene", Mozak i ponašanje, sv. 2, br. 4, str. 479–498, 2012. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  27. B. Poletti, L. Carelli, F. Solca i sur., "Kognitivna procjena u amiotrofičnoj lateralnoj sklerozi pomoću računalnog sučelja P300-Brain: preliminarna studija," Amiotrofična lateralna skleroza i frontotemporalna degeneracija, sv. 17, ne. 7-8, str. 473–481, 2016. Pogledajte na: Izdavačka stranica | Google učenjak
  28. P. Cipresso, P. Meriggi, L. Carelli i sur., "Sučelje moždanog računala i praćenje očiju za neuropsihološku procjenu izvršnih funkcija: pilot studija", u Zbornik radova s ​​druge međunarodne radionice o računalnim paradigmama za mentalno zdravlje (MindCare '12), str. 79–88, veljača 2012. Pogledajte na: Google Scholar
  29. P. Cipresso, P. Meriggi, L. Carelli i sur., "Kognitivna procjena izvršnih funkcija pomoću računalnog sučelja mozga i praćenja očiju", ICST transakcije na vanjskim sustavima, sv. 13, ne. 01 �, str. e4, 2013. Pogledajte na: Web mjesto izdavača | Google učenjak
  30. Y. Li, J. Pan, Y. He i sur., "Otkrivanje obrade broja i mentalnog izračunavanja u pacijenata s poremećajima svijesti pomoću hibridnog sustava sučelja mozak-računalo", BMC neurologija, sv. 15, br. 1, članak br. 259, 2015. Pogledajte na: Web mjesto izdavača | Google učenjak
  31. E. Angelakis, S. Stathopoulou, J. L. Frymiare, D. L. Green, J. F. Lubar i J. Kounios, „EEG neurofeedback: kratak pregled i primjer treninga vršne alfa frekvencije za kognitivno poboljšanje u starijih osoba“, Klinički neuropsiholog, sv. 21, ne. 1, str. 110–129, 2007. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  32. A. W. Keizer, R. S. Verment i B. Hommel, "Poboljšanje kognitivne kontrole putem neurofeedback-a: Uloga aktivnosti gama-pojasa u upravljanju epizodnim pretraživanjem", NeuroImage, sv. 49, br. 4, str. 3404–3413, 2010. Pogled na: Web mjesto izdavača | Google učenjak
  33. D. Vernon, T. Egner, N. Cooper i sur., "Učinak treninga različitih protokola neurofeedback -a na aspekte kognitivnih performansi", Međunarodni časopis za psihofiziologiju, sv. 47, ne. 1, str. 75–85, 2003. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  34. D. J. Vernon, „Može li neurofeedback trening poboljšati performanse? Evaluacija dokaza s implikacijama za buduća istraživanja, ” Biofeedback primijenjene psihofiziologije, sv. 30, ne. 4, str. 347–364, 2005. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  35. M. A. Vollebregt, M. Van Dongen-Boomsma, J. K. Buitelaar i D. Slaats-Willemse, „Poboljšava li EEG-neurofeedback neurokognitivno funkcioniranje u djece s poremećajem pažnje/hiperaktivnošću? Sustavni pregled i dvostruko slijepa placebom kontrolirana studija, ” Časopis za dječju psihologiju i psihijatriju i srodne discipline, sv. 55, ne. 5, str. 460–472, 2014. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  36. J. E. Munoz, D. S. Lopez, J. F. Lopez i A. Lopez, „Dizajn i izrada BCI videoigre za treniranje trajne pažnje kod djece s ADHD -om“, u Zbornik radova s ​​10. kolumbijske računalne konferencije (10CCC '15), str. 194–199, rujan 2015. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  37. C. G. Lim, T. S. Lee i C. Guan, "Učinkovitost programa za liječenje ADHD-a zasnovanog na sučelju mozga i računala: pilot studija", Psihofarmakol bik, sv. 43, ne. 1, str. 73–82, 2010. Pogledajte na: Google Scholar
  38. C. G. Lim, T. S. Lee, C. Guan i sur., "Program obuke pažnje temeljen na sučelju mozga i računala za liječenje poremećaja hiperaktivnosti s deficitom pažnje", PLOS ONE, sv. 7, ne. 10, ID članka e46692, 2012. Pogledajte na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  39. T.-S. Lee, S. J. A. Goh, S. Y. Quek i sur., "Sustav kognitivnog treninga temeljen na sučelju mozga i računala za zdrave starije osobe: randomizirana kontrolna pilot studija za upotrebljivost i preliminarnu učinkovitost", PLOS ONE, sv. 8, ne. 11, ID članka e79419, 2013. Pogledajte na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  40. T.-S. Lee, S. Y. Quek, S. J. A. Goh i sur., "Pilot randomizirano kontrolirano ispitivanje koje koristi treninge sučelja mozga na bazi EEG-a za grupu zdravih starijih osoba koje govore kineski", Kliničke intervencije u starenju, sv. 10, str. 217–227, 2015. Pogled na: Web mjesto izdavača | Google učenjak
  41. J. Gomez-Pilar, R. Corralejo, L. F. Nicolas-Alonso, D. Álvarez i R. Hornero, "Procjena treninga neurofeedback-a pomoću BCI za kognitivnu rehabilitaciju", u Zbornik Godišnje međunarodne konferencije IEEE Society in Medicine and Biology Society, sv. 2014., str. 3630–3633. Pogledajte na: Web mjesto izdavača | Google učenjak
  42. J. Gomez-Pilar, R. Corralejo, L. F. Nicolas-Alonso, D. Álvarez i R. Hornero, "Trening neurofeedback-a s BCI-jem temeljenim na motoričkim slikama: neurokognitivna poboljšanja i promjene EEG-a u starijih osoba", Medicinsko i biološko inženjerstvo i računarstvo, sv. 54, br. 11, str. 1655–1666, 2016. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  43. G. Lecomte i J. Juhel, "Učinci neurofeedback treninga na performanse pamćenja kod starijih ispitanika", Psihologija, sv. 2, br. 8, str. 846–852, 2011. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  44. J. Reis, A. M. Portugal, L. Fernandes i sur., "Alfa i theta intenzivni i kratki protokol neurofeedback-a za trening zdrave starenja radne memorije", Granice u starosnoj neuroznanosti, sv. 8, članak 157, 2016. Pogledajte na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  45. J. A. Pineda, A. Juavinett i M. Datko, "Samoregulacija moždanih oscilacija kao tretman za aberantne moždane veze u djece s autizmom", Medicinske hipoteze, sv. 79, br. 6, str. 790–798, 2012. Pogled na: Web mjesto izdavača | Google učenjak
  46. E. V. Friedrich, N. Suttie, A. Sivanathan, T. Lim, S. Louchart i J. A. Pineda, "Aplikacije za igre sučelja mozga i računala za kombinirani tretman neurofeedback-a i biofeedback za djecu na spektru autizma", Granice u neuroinženjeringu, sv. 7, str. 21., 2014. Pogledaj na: Web mjesto izdavača | Google učenjak
  47. T.-W. Kim i B.-H. Lee, "Klinička korisnost funkcionalne električne stimulacije kontrolirane sučeljem mozga i računala za poboljšanje moždane aktivnosti u djece sa spastičnom cerebralnom paralizom: pilot randomizirano kontrolirano ispitivanje", Journal of Physical Therapy Science, sv. 28, ne. 9, str. 2491–2494, 2016. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  48. D. B. Salisbury, S. Driver i T. D. Parsons, "Sučelje mozga i računala usmjereno na nemotoričke funkcije nakon ozljede leđne moždine: prikaz slučaja", Leđna moždina, sv. 53, dodatak 1, str. S25 – S26, 2015. Pogledajte na: Izdavačka stranica | Google učenjak
  49. D. B. Salisbury, T. D. Parsons, K. R. Monden, Z. Trost i S. J. Driver, "Sučelje mozga i računala za pojedince nakon ozljede leđne moždine", Rehabilitacijska psihologija, sv. 61, br. 4, str. 435–441, 2016. Pogled na: Web mjesto izdavača | Google učenjak
  50. S. C. Kleih, L. Gottschalt, E. Teichlein i F. X. Weilbach, "Ka sučelju mozga i računala zasnovanog na P300 za rehabilitaciju afazije nakon moždanog udara: prezentacija teorijskih razmatranja i pilot studija izvodljivosti", Granice u ljudskoj neuroznanosti, sv. 10, str. 547, 2016. Pogledajte na: Izdavačka stranica | Google učenjak
  51. M. Musso, A. Bamdadian, S. Denzer, R. Umarova, D. H ࿋ner i M. Tangermann, „Novi rehabilitacijski pristup temeljen na BCI za rehabilitaciju afazije“, u Zbornik radova sa 6. međunarodnog sastanka sučelja mozga i računala, Konferencijski centar Asilomar, Pacific Grove, Kalifornija, SAD, svibanj –lipanj 2016. Pogledajte na: Google Scholar
  52. J. Toppi, D. Mattia, A. Anzolin i sur., "Učinkovita povezivost koja varira u vremenu za opis promjena u moždanoj mreži izazvanih tretmanom rehabilitacije pamćenja", u Zbornik Godišnje međunarodne konferencije IEEE Society in Medicine and Biology Society, sv. 2014., str. 6786–92014. Pogledajte na: Web mjesto izdavača | Google učenjak
  53. J. F. Burke, M. B. Merkow, J. Jacobs, M. J. Kahana i K. A. Zaghloul, "Sučelje za računalo mozga za poboljšanje epizodne memorije kod ljudskih sudionika", Granice u ljudskoj neuroznanosti, sv. 8, članak 1055, str. 1–10, 2015. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  54. M. Rana, A. Q. Varan, A. Davoudi, R. A. Cohen, R. Sitaram i N. C. Ebner, "fMRI u stvarnom vremenu u istraživanjima neuroznanosti i njegova uporaba u proučavanju starenja mozga", Granice u starosnoj neuroznanosti, sv. 8, članak 239., 2016. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  55. W.-P. Teo, M. Muthalib, S. Yamin i sur., "Pruža li kombinacija virtualne stvarnosti, neuromodulacije i neuroslika sveobuhvatna platforma za neurorehabilitaciju? — Narativni pregled literature," Granice u ljudskoj neuroznanosti, sv. 10, članak 284., 2016. Pogledajte na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  56. D. A. Rohani i S. Puthusserypady, "BCI u učionici virtualne stvarnosti: potencijalni alat za obuku pažnje", EPJ Nelinearna biomedicinska fizika, sv. 3, br. 1, str. 12, 2015. Pogledajte na: Web mjesto izdavača | Google učenjak
  57. A. K ࿋ler i N. Birbaumer, "Sučelja mozga i računala i komunikacija u paralizi: izumiranje ciljno usmjerenog razmišljanja kod potpuno paraliziranih pacijenata?" Klinička neurofiziologija, sv. 119, br. 11, str. 2658–2666, 2008. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  58. C. Donaghy, M. J. Thurtell, E. P. Pioro, J. M. Gibson i R. J. Leigh, "Pokreti očiju kod amiotrofične lateralne skleroze i njezine mimike: pregled s ilustrativnim slučajevima", Časopis za neurologiju, neurokirurgiju i psihijatriju, sv. 82, br. 1, str. 110–116, 2011. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  59. L. E. Stoeckel, K. A. Garrison i S. Ghosh, "Optimiziranje neurofidbeka fMRI u realnom vremenu za terapijsko otkriće i razvoj", Klinika NeuroImage, sv. 10, ne. 5, str. 245–255, 2014. Pogledajte na: Google Scholar
  60. M. Ordikhani-Seyedlar, M. A. Lebedev, H. B. D. Sorensen i S. Puthusserypady, „Neurofeedback terapija za poboljšanje vizualne pozornosti: najsuvremenija i izazovi“, Granice u neuroznanosti, sv. 10, članak 352, 2016. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  61. Y. Jiang, R. Abiri i X. Zhao, "Podešavanje starog mozga novim trikovima: trening pažnje putem neurofeedbacka", Granice u starosnoj neuroznanosti, sv. 9, br. 52, 2017. Pogledajte na: Web mjesto izdavača | Google učenjak

Autorska prava

Autorska prava © 2017. Laura Carelli i sur. Ovo je članak s otvorenim pristupom distribuiran pod Licencom za dodjeljivanje autorskih prava Creative Commons, koji dopušta neograničenu upotrebu, distribuciju i reprodukciju na bilo kojem mediju, pod uvjetom da je izvorno djelo pravilno citirano.


Ovakvi članci se ne pišu sami

Predložena cijena za nastavak čitanja je 6 USD. ? Ne želite platiti? Samo nastavi pomicati! Kao da prođete pored uličnog razbojnika.

Za nastavak čitanja ne morate platiti. "Predložena cijena" doista je samo prijedlog. Odbijam zatrpati svoje stranice tipičnim internetskim oglašavanjem - pa umjesto toga dobivate ovaj snažno sročen prijedlog koji podržava moj rad. Ali samo u nekoliko najvažnijih i najpopularnijih članaka.

I zašto šest dolara? Ja bih radije predložio 3 dolara za ovo, iskreno, ali ruke su mi vezane. Čudno je, ali tvrtke koje izdaju kreditne kartice odbijaju internetske kupnje od 5 USD po izvanrednoj cijeni, jer je ta cijena snažno povezana s prijevarom (posebno s fenomenom "testiranja kartica" - loši momci koji male kupovine testiraju ukradene kartice). I pod, ispod 5 USD, pristojbe počinju umanjivati ​​svrhu donacije. Dakle, 6 USD je minimalna održiva cijena za "mikro" transakciju.

No, ako ste sa mnom došli toliko daleko, možete vidjeti da je ovo super duboko uranjanje u temu rastezanja, poput male e -knjige koju bih lako mogao prodati korisnicima Kindlea (a vjerojatno bi i trebao biti). Svakako je više od pukog "članka": to je aktivno održavan resurs, na koji se snažno referira i bez oglasa za milijuna čitatelja tijekom godina. Molim vas pomozite da postoji.

Prihvaćam Visa, Mastercard i American Express. Discover i JCB su ne podržano za sada, ali nadam se da će se to promijeniti u ne tako dalekoj budućnosti. Imajte na umu da moja mala tvrtka ne obrađuje podatke o vašoj kreditnoj kartici: ide izravno u procesor plaćanja (Stripe). Također možete platiti PayPal -om: za više informacija kliknite gumb PayPal ispod.

Ili upotrijebite PayPal za veće plaćanje ili čak a ponavljajući jedan:

Ako vam je ova stranica korisna, molimo vas da podržite neovisno novinarstvo o zdravlju plaćajući ono što biste potrošili na vrhunsku kavu - ili ono što biste potrošili na desetak njih mjesečno. Ovo će također dati vam buzz. Više informacija i mogućnosti potražite na stranici za donacije. ❐

Paul Ingraham, izdavač PainScience
Vancouver, Kanada

Prva pomoć pri grču: barem jedna neporeciva prednost rastezanja

Istezanje možda nema veliku ulogu u liječenju ili sprječavanju sportskih ozljeda, ali to je jedini način da se odgovori na akutni grč - koji može biti štetan. Grčevi s kojima se većina ljudi susreće u kontekstu fitnessa jesu naprezanje ili izazvane vježbom grčevi, što je samo jedna od mnogih drugih vrsta neželjenih kontrakcija mišića. Koliko je mišićna fiziologija složena možemo vidjeti samo po broju načina na koje može promašiti!

Grčevi uzrokovani vježbom intenzivni su, bolni kontrakcije koje se obično javljaju umorni i/ili pregrijani. Najčešće su u nogama, osobito u listovima i potkoljenicama, rjeđe u kvadricepsima. Umor i vrućina glavni su čimbenici, ali ne dehidracija i nedostatak elektrolita (to je mit) .53 Što zapravo čini jer je još uvijek nejasno (šokantno), zajedno sa mnogim drugim stvarima o njima.

Bez obzira na to kako grčevi djeluju, moramo se rastegnuti (ili biti rastegnuti) kad udari: želja da se povuče na drugu stranu neodoljiva je, poput trzanja ruke od vatre. Čini se kao da nemamo izbora. Istezanje nije "tretman" za grčeve samo po sebi - više je poput hitne prve pomoći. The samo način da se nosite s akutnim grčem mišića pri naporu je izravna borba protiv kontrakcije istezanjem.

Prednost je istezanja u istom smislu u kojem nije krvarenje korist od zavoja. Ali zašto? Da li istezanje zapravo "zaustavlja" grč? Ili ga samo čini podnošljivijim dok čekamo da se smiri? Mislim da nitko ne zna odgovor na ova pitanja.

Prva pomoć pri grču legitimna je upotreba za istezanje, čak i ako zapravo nema nikakve veze s tim zašto se ljudi obično istežu.

Zadnja riječ: Istezanje nije ‘stup’ kondicije

Dosta se istezanja događa u sportskom kontekstu iz gore navedenih razloga, ali svi imaju nešto zajedničko. Temeljna opća pretpostavka, gotovo uvijek neutvrđena, ide ovako:

Istezanje je glavna komponenta fitnesa, usporedno sa snagom i izdržljivošću.

Ta se ideja razbija na posebne tvrdnje koje se ne drže pod lupom, ali bez obzira na to koliko je to razotkrivanje učinkovito, gotovo svi koji vole istezanje nastavit će pretpostavljati da je drugačije za "ozbiljne" sportaše ili sportaše kojima je, čini se, potrebna veća fleksibilnost: gimnastika, ples, borilačke vještine, cirkuske umjetnosti itd. Pa ipak je vjerojatno da je tako čak i za te funkcionalne ciljeve istezanje zapravo nije ni blizu toliko važno kao što smo vjerovali, a možda čak ni važno. Ako se sve ove informacije uzmu k srcu, moralo bi biti jasno da bi “ozbiljan” sportaš to zapravo htio Izbjegavajte istezanje. Imaju još mnogo drugih treninga koji su svakako važniji - a koji će također postići fleksibilnost.

Donedavno je bilo nekoliko velikih primjera elitnih sportaša koji su odbijali istezanje, ali to se mijenja. Najbolji posljednji primjer za koji znam je da je australski balet umjesto toga očistio istezanje, sve je to trening za trening snage u cijelom rasponu zglobova. Australski balet pisao je o njihovom iskustvu s ovim: ista ili bolja izvedba, manje ozljeda. Vau.

Dogma je moćna. Kad postoji duga tradicija da se stvari rade na određeni način, ljudima može biti iznimno teško prihvatiti da to možda nije potrebno.Godinama sam dobivao luckastu e -poštu od borilačkih vještina, samodopadno se podsmjehujući kako očito ne znam ništa jer, očito, elitni borilački umjetnici znati da se moraju rastezati. Može biti. Sumnjam, i mislim da će se ta sumnja na vrijeme potvrditi, ali službeno je nepoznato.

Ja čini spoznati moć dogme. Znam koliko su puta u povijesti sporta tradicionalne prakse bile poništene i zamijenjene ažuriranim uvjerenjima koja su bila potrebna za obaranje novih rekorda.

I zapravo imam osobno iskustvo s borilačkim vještinama i znam da nisu svi borilački vještini fleksibilni ili misle da to trebaju biti. Moj najupečatljiviji primjer bio je sivkasti stari vježbač aikidoa - najstrašniji borilački vještica kojeg sam ikada upoznao, a ujedno i najmanje fleksibilan. On činilo fleksibilan, ali sve je bilo u tome kako je on rabljeno prilično zakržljali raspon pokreta koji je imao. Radio je unutar svojih ograničenja poput umjetnika - a borilački umjetnik - a nikad ne biste ni pretpostavili da je toliko ukočen da niste proveli vrijeme s njim na treninzima.54 Nikada se nismo puno protezali u tom dojo -u, a MMA klub - s nekim vrlo konkurentnim članovima - također se nikada nije istegao.

Kako godine odmiču, predviđam da će biti sve više priča o elitnim sportašima koji se više ne istežu - ali i dalje razbiti dupe.

Zašto se mnogi Kenijci ne protežu? Zašto legendarni trener Arthur Lydiard nije bio ljubitelj istezanja? Zašto Galloway kaže: "Prema mom iskustvu trkači koji se istežu češće se ozlijeđuju, a kad se prestanu istezati, ozljede često nestaju"?

Bob Cooper, Runner’s World Magazine55

Ja sam nogometni sudac i uglavnom sam sretnom nesrećom počeo zamjenjivati ​​ono što nazivate "mobiliziranjem" za različite dionice prije mojih utakmica, i smatram da ovo izvrsno stimulira mišiće, dok mi se nakon samo istezanja čini da sam zategnut prvih nekoliko minuta. Zatim sam pročitao ovaj članak koji potvrđuje ono što sam otkrio u praksi!

Carlos Di Stefano, nogometni sudac (povratne informacije čitatelja)

Uoči toliko obeshrabrujućih dokaza, ima smisla to pretpostaviti sam sport pruža sve "rastezanje" koje vam je potrebno. Pokojni Mel Siff:

Gotovo je heretičko dovoditi u pitanje ovu doktrinu istezanja, no važno je otkriti da ne postoji istraživanje koje kategorično dokazuje da postoji potreba za odvojenim sesijama istezanja, fazama ili vježbama koje bi se trebale provoditi radi poboljšanja izvedbe i sigurnosti. Kako bi se cijenila ova činjenica, korisno je vratiti se jednoj od kliničkih definicija fleksibilnosti, naime da se fleksibilnost odnosi na raspon kretanja određenog zgloba ili skupine anatomskih tkiva. Štoviše, fleksibilnost se ne može smatrati odvojenom od ostalih čimbenika kondicije kao što su snaga i izdržljivost. Nema stvarne potrebe za propisivanjem zasebnih vježbi istezanja ili vježbi istezanja, budući da bi logički strukturirani trening trebao proći svaki zglob postupno kroz cijeli raspon statičkog i dinamičkog pokreta. Drugim riječima, svaki pokret treba izvesti kako bi se povećala fleksibilnost, snaga, brzina, lokalna mišićna izdržljivost i vještina, tako da odvojene sesije istezanja tada postaju uglavnom suvišne.

Činjenice i zablude u fitnesu, Mel Siff, str. 123

Siffov razuman minimalizam - od 1988. - u oštroj je suprotnosti s mnogo uobičajenijim i tržišnim pristupom "fleksibilnosti na prvom mjestu", pristupom koji jednostavno se dogodi (slučajnost, siguran sam!) dati trenerima, trenerima i terapeutima nešto o čemu moraju biti stručni: ideju da sportaši moraju prvo povećati fleksibilnost (bilo kojom metodom istezanja), i zatim trenirajte snagu i koordinaciju kako biste iskoristili ovaj čudesni novi raspon pokreta. Vrlo je vjerojatno da će ta slika biti unatrag.

Više čitanja vezano za atletsko istezanje

    -Možda je vaš raspon pokreta zapravo ograničen, ili se možda jednostavno tako osjeća-Biologija i liječenje pojačavanja "mišićne groznice", duboke bolove u mišićima koja raste 24-48 sati nakon nepoznatog intenziteta vježbanja-Trebate li zaista pokušati ih? Koliko su im važni za oporavak od stanja poput križobolje? - Zašto je izgradnja mišića lakša, bolja i važnija nego što ste mislili, i njezina uloga u oporavku od ozljeda i kronične boli

Ozljede u kojima istezanje može odigrati neku ulogu u rehabilitaciji ... ili gdje njegovu ulogu posebno treba razotkriti:


Naše studije slučaja u HKKH -u

U ovom odjeljku ukratko opisujemo dvije studije slučaja koje utjelovljuju karakteristike gore opisanog petostupanjskog procesa modeliranja. Ovaj smo okvir primijenili uzastopno, međutim, u slučaju Nacionalnog parka Central Karakoram (CKNP) u Pakistanu, nastavili smo samo do kraja kvalitativnog modeliranja (moduli 1 i 2), dok smo u Nacionalnom parku Sagarmatha i Zaštitnom zonom (SNPBZ) u Nepalu bilo je moguće dovršiti cijeli proces, iz dolje navedenih razloga.

Nacionalni park Central Karakoram (CKNP), Pakistan

U Pakistanu, Nacionalni park Central Karakoram (CKNP) službeno je osnovan kao nacionalni park 1993. CKNP je najveće zaštićeno područje Pakistana, koje pokriva preko 10.000 km 2 i obuhvaća neke od najviših planina na svijetu i najveće ledenjake izvan polarnih regija ( npr. drugi najveći vrh na svijetu, K2). Ne postoje naselja unutar sadašnjih granica CKNP -a, ali ljudi koji žive u tampon zonama koji okružuju područje jezgre parka uvelike se oslanjaju na prirodne resurse i usluge ekosustava koje CKNP pruža za život (Salerno i sur. 2009a). Intenzivan ljudski pritisak na prirodne resurse u dijelovima tampon zona čini nužnim razvoj plana održivog upravljanja parkovima (Hagler Bailly Pakistan 2005).

Trenutno Uprava sjevernih područja (NAA, Pakistan) provodi proces planiranja za izradu Plana upravljanja za CKNP putem svog Odjela za šumarstvo, divlje životinje i parkove (NAAFWPD). Iako je NAAFWPD odgovorna za ovaj proces planiranja i buduće upravljanje CKNP -om, oni se suočavaju s ograničenjima nedostatne radne snage i nedovoljnih resursa za rad parkova. Mnoge organizacije koje rade na tom području dijele brigu o zaštiti i dobrom upravljanju resursima CKNP -a i rade s vladom NAA -e na očuvanju prirodnih resursa i zadovoljavanju društvenih potreba zajednica koje žive na tom području.

Projekt HKKH podržao je ovaj proces organiziranjem niza događaja osmišljenih za razvoj zajedničke vizije među projektom, ključnim nacionalnim dionicima, resursnim organizacijama i drugim osobama. Radionicama je prisustvovala raznolika skupina dionika, uključujući visoke državne dužnosnike, istraživače, akademsku zajednicu, nevladine organizacije (NVO) i tehničke stručnjake iz međunarodnih organizacija, uključujući partnere na projektima i druge, poput WWF -a (Svjetski fond za zaštitu prirode). Ovo lokalno istraživanje zaključeno je dogovorom da će uloga Projekta biti uvođenje niza alata za planiranje i podršku odlučivanju. Sudionici su primijetili da bi proces planiranja upravljanja bio uspješan samo ako vlada i zajednice zaista posjeduju proces. Participativni pristup smatrao se najboljom opcijom za ispunjenje ovog zahtjeva. Nadalje, radionica je istaknula potrebu za identificiranjem ključnih pitanja upravljanja i provedbom osnovnih studija (IUCN 2008). Slijedi kratak sažetak rezultata primjene prvog i drugog modula gore spomenute participativne strukture. Ovi će koraci dovesti do izrade plana upravljanja CKNP -om u sljedećih nekoliko godina.

Istraživačko planiranje scenarija (Gilgit, 10. - 13. lipnja 2007.) i Kvalitativno modeliranje CKNP -a (Gilgit, 7. - 8. studenog 2007.) organizirane su u 2 radionice s ciljem ograničavanja i konceptualiziranja SES -a. Uočili smo da su nacionalna i međunarodna politička nestabilnost, a kasnije i lokalno nepovjerenje među dionicima, odigrali važnu ulogu u scenarijima, čime su uvelike ograničili kapacitet istraživanja koji je mogao biti doprinos politike u upravljanju SES -om. Stoga smo pokušali zaobići ovo ograničenje detaljno istražujući uvjerljive implikacije 2 moguća ekstremna sustava upravljanja (snažna centralizacija nasuprot snažnoj devoluciji). Pokušali smo potaknuti jasniji način razmišljanja o posljedicama ovih sustava upravljanja na prirodne resurse. Pojavile su se brojne ideje i čimbenici, a procjena implikacija sustava upravljanja počela se dobivati ​​na obliku. Nedostatak zakona i propisa za učinkovito upravljanje CKNP -om radi zaštite prirodnih resursa i lokalnog gospodarstva identificiran je kao glavna lokalna potreba.

Na istom sastanku o planiranju scenarija sudionici su zamoljeni da identificiraju pokretače koji bi u sljedećih 30 godina mogli uzrokovati promjenu CKNP -a. Najvažniji identificirani pokretači bili su porast stanovništva, promjena u pokrivenosti šuma, klimatske promjene i prakse opstanka na agropastoralnom planu. U skladu s tim, unutar drugog sastanka o kvalitativnom modeliranju, konceptualno je istraživanje započelo favoriziranjem stvaranja kognitivnih karata povezanih s identificiranim pokretačima sustava. Štoviše, dionici su istaknuli potrebu analize sljedećih aspekata povezanih s načinom života: rudarske aktivnosti, vađenje ogrjevnog drva i drva, sve veća potreba za poljoprivrednim i pašnjačkim zemljištem te, u vezi s klimatskim promjenama, dostupnost vode za budućnost i moguća pojava prirodnih katastrofa (npr. poplave ledenjačkih jezera [GLOF -ovi]) (IUCN 2008, 2009).

Ocjene sudionika o obje radionice bile su općenito pozitivne. Smatrali su da je participativni pristup koristan jer im je omogućio poticanje razmišljanja o trenutnim problemima koji pogađaju park i kako se s tim problemima može suočiti. Općenito, sudionici su se zalagali za davanje veće moći lokalnim zajednicama i razvoj lokalnih pravila za očuvanje integriteta zajednica i njihovih prirodnih bogatstava. Dionici su pitali može li se ova vrsta inicijative povećati, naglašavajući da, iako vlada izjavljuje da je zainteresirana za ovakav pristup odozdo prema gore, takve lokalne inicijative do sada nisu ni padale na pamet. Nekoliko sudionika naglasilo je da nedostaju neki važni dionici, poput rudara.

Jedan od posljednjih zahtjeva bio je da se prikupe pouzdani podaci o upravljanju na lokalnoj razini radi realizacije plana upravljanja sposobnog uzeti u obzir specifičnosti svake pojedinačne doline. Štoviše, sudionici su također izričito zahtijevali da se tehnike radionica ubuduće ponovno koriste i da se proces vodi uz puno uključivanje lokalne zajednice. U narednim godinama proces upravljanja planom će biti zaključen Projektom Karakoram Trust i SEED projektom (Društveni, ekonomski i ekološki razvoj u CKNP -u i tampon zoni, vidi www.evk2cnr.org).

Nacionalni park i tampon zona Sagarmatha (SNPBZ), Nepal

Nacionalni park i tampon zona Sagarmatha (SNPBZ) nalazi se u sjeveroistočnom dijelu Nepala, među najvišim svjetskim vrhovima. Gotovo trećinu teritorija karakteriziraju snijeg i ledenjaci, a manje od 10% površine parka je pošumljeno. 2008. park je obuhvaćao oko 100 sela. Iako su u mnogim od ovih sela tradicionalna poljoprivreda i stočarstvo još uvijek glavni izvor sredstava za život, u posljednje vrijeme lokalno je gospodarstvo postalo ovisno o turizmu i aktivnostima vezanim uz turizam (penjanje, portiranje, vođenje, upravljanje kolibama). Kako su naglasili brojni autori (npr. Byers 2005, Nepal 2008), rast planinarskog i trekking turizma od 1970-ih imao je veliki utjecaj na društveno-ekološki sustav, često s pozitivnim gospodarskim učinkom, pružajući mogućnosti zapošljavanja vezane uz turizam, ali također uzrokujući problematične promjene u okolišu i kulturi.

Ugrađeno u projekt HKKH, započelo je naše iskustvo s okvirom od 5 modula Planiranje scenarija, detaljno izviješteno u Dacontu i Sherpi (2010., u ovom broju). Ovdje naglašavamo kako je ovo Scenario planiranje postalo dio općeg konteksta cjelokupnog procesa participativnog modeliranja. Predstavljen je kroz dvije radionice o istraživačkim scenarijima u koje su uključeni različiti ključni lokalni dionici, kao što su predstavnici turističke industrije, nevladinih organizacija i trgovačkih udruga, vjerskih institucija, upravitelji parkova, donositelji odluka, razvojne i istraživačke organizacije te zajednice parkova. Sudionici su zamoljeni da identificiraju ključne događaje i promjene u SNPBZ -u u posljednjih 100 godina te da zamisle i napišu vjerodostojne opise statusa parka 25 godina u budućnosti (ono što su se svi nadali vidjeti i njihove glavne strahove o tome što bi mogli vidjeti). Također su zamoljeni da identificiraju glavna pitanja, izazove i zabrinutosti za budućnost u SNPBZ -u općenito, a posebno u turističkoj industriji. Pojavila se visoka razina konsenzusa u pogledu glavnog izazova, "Kako razviti kvalitetan i održiv ekoturizam u SNPBZ -u?" i glavni pokretači promjena koje utječu na turizam. Kao glavni izlaz, a tekstualno predstavljanje identificiranih prošlih i alternativnih budućih sustava proizveden je povezujući prošlo i sadašnje stanje i događaje s hipotetičkim budućim stanjima i događajima.

Dionici i donositelji odluka identificirali su povećanje turizma, useljavanja i temperature kao glavna pitanja koja utječu na kvalitetu okoliša i kvalitetu života. Pristup radionice također je usmjerio pažnju sudionika na neizvjesnost oko budućih promjena i sposobnost dionika i donositelja odluka da ih kontroliraju. Stoga smo odlučili usmjeriti napore na modeliranje samo na turizam i imigracijske tokove kao glavne pokretače SES -a SNPBZ -a (slika 1). Na temelju identificiranih utjecaja upravljanja okolišem, proširili smo analizu na pitanja koja se tiču ​​energije, šuma, onečišćenja zraka i vode, te čvrstog i ljudskog otpada.

Faza konceptualizacije SES -ova SNBZ -a (Modul 2) sastojala se od produženog niza sastanaka na kojima je sudjelovalo mnogo različitih dionika. S obzirom na broj tema koje su se pojavile tijekom ovih sastanaka, ova faza analize produžena je za nekoliko mjeseci, provedena kao sastanci licem u lice između temeljnog tima, stručnjaka za domenu i dionika, kao i ograničenije sjednice i teme orijentirana ili individualna analiza konceptualnih karata izrađenih tijekom najčešće posjećenih sastanaka. Tijekom faze standardizacije Kvalitativno modeliranje posebice, dionike i donositelje odluka strogo su podržavali stručnjaci za svako područje istraživanja. Zauzvrat, stručnjake za domenu podržali su stručnjaci za modeliranje (temeljni tim) koji su pripremili protokol za formalizaciju kvalitativnih dijagrama. Osim toga, organizirane su i posebne obuke o korištenju kognitivnih karata i softvera.

Ovaj protokol uključuje smjernice za notacije u dijagramima, kao što je boja koja će se koristiti za izražavanje svojevrsnog koncepta ili oznaka koja će se koristiti na konektorima (tj. Strelicama/lukovima) za povezivanje koncepata. Protokol također podržava pripremu dokumentacije priložene kognitivnoj karti. Tablica S1 (dopunski materijal, http://dx.doi.org/10.1659/MRD-JOURNAL-D-10-00014.S1 (10.1659_MRD-JOURNAL-D-10-00014.S1.pdf)) sažima glavne smjernice umetnut u protokol za standardizaciju kognitivnih karata. Ove kognitivne karte dosegle su razinu zrelosti koja nam je omogućila da ih koristimo kao samostalni resurs upravljanja i komunikacijski alat, kao i za stvaranje prilagodljive slike dinamike odabranog SES-a. Što je još važnije, u kontekstu okvira s 5 modula, ova je aktivnost pozvala stručnjake iz područja, dionike i donositelje odluka da dobro razmisle o tome koji elementi znanja (vidi Dodatni materijal, Tablica S1 http://dx.doi.org/ 10.1659/MRD-JOURNAL-D-10-00014.S1 (10.1659_MRD-JOURNAL-D-10-00014.S1.pdf)) doista su potrebni za prelazak s konceptualizacije sustava na kvantificiranje njegove dinamike. Stoga je to bila osnova za sljedeći modul, osiguravajući poštivanje stvarnih potreba upravljanja sustavom. Slika 3 prikazuje primjer kognitivne karte razvijene prema ovim smjernicama.


Rezultati

Da rezimiramo rezultate pregleda literature, aplikacije nosivih tehnologija grupirane su u tri kategorije na temelju svojih uloga. Na primjer, nosivi uređaji namijenjeni za kontrola tjelesne težine i praćenje tjelesne aktivnosti navedeni su u odjeljku prevencije bolesti i održavanja zdravlja. Osim toga, postoje dijelovi upravljanja pacijentima i upravljanja bolestima.

Prevencija bolesti i očuvanje zdravlja

Identifikacija i prevencija jeseni

U mnogim je zemljama pružanje skrbi starijem stanovništvu postalo značajan izazov. Na primjer, broj Amerikanaca starijih od 65 godina porast će s oko 49 milijuna u 2018. na otprilike 100 milijuna u 2060. (Vespa, Armstrong i Medina, 2018.). Svjetska zdravstvena organizacija očekuje da će se globalno starije stanovništvo 60 ili više godina do 2050. godine popeti na 2 milijarde (Svjetska zdravstvena organizacija (WHO), 2015.). Starenje stanovništva ima povećan rizik od kroničnih stanja, padova, invaliditeta i drugih štetnih zdravstvenih ishoda (Ambrose, Paul i Hausdorff, 2013). Pružanje preventivnih intervencija starijoj populaciji radi poboljšanja zdravstvenih rezultata postalo je važna tema istraživanja i razvoja. Nosivi uređaji mogli bi se koristiti za rješavanje nekih izazova povezanih s otkrivanjem i upravljanjem nepovoljnim zdravstvenim stanjem u starijoj populaciji. Nosivi uređaji imaju veliki potencijal za upotrebu u prevenciji pada kod starijih odraslih osoba. Padovi se javljaju u 30% do 60% starijih odraslih osoba svake godine, a 10% do 20% rezultira ozljedama, hospitalizacijom ili smrću (Rubenstein, 2006). Za starije osobe u SAD -u padovi dovode do četiri do 12 dana boravka u bolnici po padu (Bouldin i sur., 2013.). Nedavne studije usredotočile su se na razvoj nosivih uređaja i pridruženih algoritama za prikupljanje i analizu podataka o hodu (načinu hodanja) za sprječavanje pada (Awais i sur., 2016.).

U istraživačkim okruženjima, izvedba detekcije pada pomoću nosivih uređaja već je postigla znatne dobre rezultate. Na primjer, jedno je istraživanje razvilo rješenje za prepoznavanje hodanja i aktivnosti (González i sur., 2015.). Studija je koristila genetski algoritam i dvije narukvice akcelerometra s tri osovine za otkrivanje obrazaca hodanja koji bi mogli dovesti do ometajućih događaja, poput pada i napadaja. Pannurat, Thiemjarus i amp Nantajeewarawat (2017.) predstavili su metodu otkrivanja pada u različitim fazama pomoću bežičnog akcelerometra i klasifikacijskih algoritama. Njihovi rezultati evaluacije pokazali su točnost od 86% i 91% za otkrivanje prije pada i nakon udara. Hsieh, Liu, Huang, Chu i amp Chan (2017.) razvili su novi hijerarhijski sustav detekcije pada pomoću uređaja za ubrzanje u struku. Rezultati su pokazali da je sustav postigao visoku točnost od 99% u identificiranju padnih događaja. Slično, Gibson, Amira, Ramzan, Casaseca-de-la-Higuera i amp Pervez (2017.) predstavili su sustav detekcije pada koristeći bazu podataka o padovima i dnevnim aktivnostima.Njihova je metoda koristila biomedicinski uređaj Shimmer na prsima za prikupljanje podataka. Signali detekcije ekstrahirani su pomoću senzora kompresije i tehnika analize glavnih komponenti. Dobiveni binarni klasifikatori stabala postigli su 99% preciznost u identificiranju padnih događaja. Te su studije provedene u okruženju istraživačkog laboratorija. Nedavna studija (Awais i sur., 2016.) uspoređivala je i procjenjivala izvedbu nosivih senzora u klasifikaciji tjelesnih aktivnosti za starije odrasle osobe u stvarnim i laboratorijskim scenarijima. Ovo je istraživanje otkrilo da sustavi razvijeni u kontroliranim laboratorijskim uvjetima možda neće moći dobro funkcionirati u stvarnim uvjetima. Stoga bi nove sustave trebalo testirati u stvarnim uvjetima.

Praćenje tjelesne aktivnosti i interakcije

Dugotrajno sjedilačko ponašanje povezano je s mnogim štetnim zdravstvenim ishodima. Kako bi istražili bi li podsjetnici mogli promijeniti držanje učenika i pozitivno utjecati na njihovu dobrobit, Frank, Jacobs i amp McLoone (2017.) osmislili su sustav zasnovan na nosivim uređajima za praćenje studentskih aktivnosti. Podsjetnici na vibracije poslani su preko nosivih uređaja nakon 20 minuta sjedenja. Rezultati pokazuju da je strategija bila učinkovita u promjeni ponašanja učenika, iako su zdravstveni učinci te promjene bili neuvjerljivi.

Choo, Dettman, Dowell i amp Cowan (2017.) ocijenili su učinkovitost korištenja nosivih uređaja i pametnih telefona za praćenje jezičnih obrazaca. Studija je provela analizu jezičnog okruženja (LENA) koristeći nosivi uređaj za praćenje jezika za prikupljanje komunikacijskih podataka majka-dijete. Prikupljeni podaci korišteni su za pružanje povratnih informacija majkama o obrascu komunikacije. Evaluacija nakon studije pokazala je da su majke imale pozitivan odgovor na uređaj i smatrale su da komunikacijski podaci prikupljeni od nosivog uređaja pružaju korisne informacije za poboljšanje komunikacije majka-dijete.

Praćenje mentalnog statusa

Razvoj nosivih uređaja i algoritama za praćenje mentalnih stanja relativno je novo područje. Neki nosivi uređaji opremljeni su senzorima koji mogu otkriti fiziološki status čovjeka, poput otkucaja srca, krvnog tlaka, tjelesne temperature ili drugih složenih vitalnih znakova (npr. Elektrokardiogrami). Pomoću ovih signala mogu se razviti novi sustavi za praćenje mentalnih stanja. Otkrivanje naprezanja najčešća je primjena takvih sustava.

Kako bi otkrili obrasce stresa kod djece, Choi, Jeon, Wang i amp Kim (2017.) predložili su okvir koji koristi nosive uređaje i tehnike temeljene na strojnom učenju. Nosivi uređaji prikupljali su i zvuk i signale otkucaja srca za otkrivanje stresa. Okvir se može koristiti za daljinsko praćenje sigurnosti djece kroz obrasce stresa. Rezultati studije pokazali su da je kombiniranjem audio i signala otkucaja srca sustav imao bolje performanse u borbi protiv signala šuma u usporedbi sa metodama samo za zvuk. Support Vector Machine (SVM) jedna je od metoda strojnog učenja. Točnost najboljeg algoritma (SVM+Wrapper) je 93,47%. Studija Setza i kolega (2010.) pokazala je da čak i jednostavni senzori za elektrodermalnu aktivnost (EDA) imaju sposobnost identificiranja razine stresa. EDA senzor može mjeriti provodljivost kože, koja je obično u korelaciji s razinom stresa kod osobe. Opisali su kako je švicarski tim razvio sustav zasnovan na EDA-i pod nazivom Emotion Board. Sustav može prikupljati i mjeriti signale provodljivosti kože. Prikupljeni signali obrađeni su linearnom diskriminacijskom analizom (LDA), a za otkrivanje stresa korišten je klasifikator temeljen na SVM-u. Evaluacija na 33 ispitanika pokazala je da je maksimalna točnost 82,8%.

Sportska medicina

Nosivi uređaji mogu pomoći sportašima ili trenerima u sustavnom upravljanju atletskim treninzima i utakmicama. Na primjer, Skazalski, Whiteley, Hansen i amp Bahr (2018.) koristili su komercijalno dostupne nosive uređaje kao valjanu i pouzdanu metodu za praćenje opterećenja skokova elitnih odbojkaša te za mjerenje opterećenja specifičnog za skokove i natjecanja u skokovima igrača. Rezultati ove studije također ukazuju na to da su uređaji pokazali izvrsne sposobnosti otkrivanja visine skokova. Nosivi uređaji mogu nadzirati funkcionalne pokrete, opterećenje, broj otkucaja srca itd., Pa se mogu više koristiti u sportskoj medicini kako bi se povećale performanse i smanjile ozljede.

Chen, Lin, Lan i amp Hsu (2018) razvili su metodu za praćenje i otkrivanje toplinskog udara. Toplinski udar može naštetiti ljudima dok rade vježbe na visokim temperaturama. Tim je predložio metodu temeljenu na nejasnoj logici za pronalaženje signala prikupljenih s više nosivih uređaja, temperatura okoline i senzora vlažnosti. Eksperimentalni rezultati pokazali su da se sustav može koristiti za praćenje rizika od toplinskog udara i upozoravanje korisnika.

Kontrola i praćenje težine

Praćenje tjelesnih aktivnosti pomoću nosivih uređaja postalo je popularna metoda koja pomaže ljudima u procjeni intenziteta aktivnosti i potrošenih kalorija. Među zdravstvenim je potrošačima sve veći interes za korištenje nosivih uređaja, osobito potrošačkih, za praćenje aktivnosti i ishoda kontrole tjelesne težine. Studija koju su proveli Dooley, Golaszewski i amp Bartholomew (2017.) usporedila je i potvrdila tri glavna potrošačka uređaja za mjerenje intenziteta vježbi. Uređaji za proučavanje uključivali su Fitbit Charge HR, Apple Watch i Garmin Forerunner 225. U projekt su bila uključena 62 sudionika u dobi od 18-38 godina i mjereni su im otkucaji srca i potrošnja energije pomoću sva tri uređaja. Hipotetički idealni test "zlatnog standarda" imao je osjetljivost od 100% i specifičnost od 100%. Studija je pokazala veliku veličinu pogrešaka na svim uređajima u usporedbi sa zlatnim standardom. Ova studija pokazala je da bi ti uređaji mogli biti korisni kao poticaj za povećanje aktivnosti, ali imaju ograničenja kao metoda praćenja i mjerenja ishoda.

Iako postoje studije koje pokazuju da se nosivi uređaji mogu koristiti kao poticajni mehanizam za povećanje aktivnosti korisnika, još uvijek nedostaju studije temeljene na dokazima koje bi potvrdile uporabu nosivih uređaja za ishod mršavljenja. Nedavno randomizirano kliničko ispitivanje provedeno je u Koreji kako bi se ispitala učinkovitost korištenja nosivih uređaja i pametnih telefona za smanjenje pretilosti u djece (Yang i sur., 2017.). Projekt je imao za cilj upisati tisuću učenika petih i šestih razreda kako bi ocijenili nosivi sustav zasnovan na nosivim uređajima pod nazivom "Sretan sam". Mjere ishoda ispitivanja bile su promjene ponašanja (npr. Tjelesna aktivnost, zdrava prehrana) i antropometrijske promjene (npr. Tjelesna težina, indeks tjelesne mase, opseg struka). Rezultati studije pokušali su pružiti znanstvene dokaze o učinkovitosti korištenja sustava nosivih uređaja za kontrolu tjelesne težine.

Javno obrazovanje

Medicinsko i zdravstveno obrazovanje brzo se mijenja i na njega utječu mnogi čimbenici, uključujući promjenu zdravstvenog okruženja, promjenu uloge zdravstvenih djelatnika, promijenjena društvena očekivanja, brzo mijenjanu medicinsku znanost i raznolikost pedagoških tehnika. Tehnologije kao što su podcasti i videozapisi s preokrenutim učionicama, mobilni uređaji s aplikacijama, video igre, simulacije (honorarni treneri, integrirani simulatori, virtualna stvarnost) i nosivi uređaji (google staklo) neke su od tehnika dostupnih za rješavanje obrazovnih promjena koje se mijenjaju okoliš. Te bi se tehnologije također trebale koristiti za edukaciju javnosti o zdravstvenim temama.

Upravljanje pacijentima

Nosiva tehnologija također može poboljšati učinkovitost upravljanja pacijentima u bolnicama. Istraživači se nadaju da će koristiti nosivu tehnologiju za rano otkrivanje zdravstvenih neravnoteža. Bežična komunikacija u nosivim tehnikama omogućuje istraživačima da osmisle novu vrstu dijagnostičkih uređaja za točku njege (POC) (Ghafar-Zadeh, 2015). Na primjer, odjeća integrirana s nosivim rješenjima, poput komercijalnih prijenosnih senzora i uređaja u okruženjima hitne medicinske pomoći (EMS), hitne pomoći (ER) ili odjeljenja intenzivne njege (ICU), olakšala je kontinuirano praćenje rizika koji ugrožavaju živote pacijenata . Sustav omogućuje otkrivanje parametara zdravstvenog stanja pacijenta (broj otkucaja srca, brzina disanja, tjelesna temperatura, zasićenje krvi kisikom, položaj, aktivnost i držanje) i varijable okoliša (vanjska temperatura, prisutnost otrovnih plinova i toplinski fluks koji prolazi kroz odjeću) za obradu podataka i daljinsko prenošenje korisnih informacija pružateljima zdravstvenih usluga (Curone i sur., 2010.).

Bežični nosivi uređaji podržali su mobilnost pacijenata. Praćenje aktivnosti koristi se za upravljanje kroničnim stanjima pacijenata (Chiauzzi, Rodarte i amp DasMahapatra, 2015.). Sposobnosti praćenja aktivnosti nosivih uređaja pružaju mehanizam koji omogućuje zdravstvenim potrošačima da poboljšaju svoje sposobnosti samoupravljanja. Mnogi potrošači zdravlja već na neki način prate svoju težinu, prehranu ili zdravstvene rutine. Nosivi uređaji dodatno poboljšavaju sposobnost samostalnog praćenja pružanjem podataka senzora kao objektivnog dokaza.

Preživjeli od raka

Preživjeli karcinom endometrija najmanje su fizički aktivni od svih preživjelih skupina i pokazuju do 70% pretilosti (Basen-Engquist i sur., 2009.), ali intervencije u načinu života mogu rezultirati poboljšanjem zdravstvenih ishoda. Provedeno je istraživanje radi procjene prihvatljivosti i valjanosti monitora tjelesne aktivnosti Fitbit Alta ™ za sociokulturno različite osobe koje su preživjele rak endometrija (Rossi i sur., 2018.). Studija je pokazala da je Fitbits dobro prihvatilo 25 sudionika, a podaci o tjelesnoj aktivnosti ukazuju na nedovoljno aktivnu populaciju. Tjelesna neaktivnost i sjedilačko ponašanje česti su među preživjelima od raka dojke. Druga studija koristila je uređaje za praćenje nosivih aktivnosti (WAT) kao bihevioralne intervencije za povećanje tjelesne aktivnosti i smanjenje sjedilačkog ponašanja unutar ove populacije (Nguyen i sur., 2017.). Utvrdili su da programi nosive tehnike imaju potencijal pružiti učinkovitu, intenzivnu rehabilitaciju kod kuće.

Pacijenti s moždanim udarom

Moždani udar, pretežno stanje starije dobi, glavni je uzrok stečene invalidnosti u globalnoj populaciji. Konvencionalne paradigme liječenja u intenzivnoj terapiji skupe su i ponekad nisu izvedive zbog društvenih i okolišnih čimbenika. Istraživači su koristili nosive senzore za praćenje aktivnosti i pružanje povratnih informacija pacijentima i terapeutima. U studiji Burridgea i kolega (2017.), istraživači su razvili nosivi uređaj s ugrađenim inercijalnim i mehanomiografskim senzorima, algoritmima za klasifikaciju funkcionalnog kretanja i grafičkim korisničkim sučeljem za prezentiranje značajnih podataka pacijentima koji podržavaju program vježbanja kod kuće.

Pacijenti s ozljedama mozga i leđne moždine

Pacijenti s ozljedama mozga i leđne moždine trebaju vježbe za poboljšanje motoričkog oporavka. Često ti pacijenti nisu kvalificirani za praćenje ili procjenu vlastitih stanja te im je potrebno vodstvo liječnika. Stoga postoji potreba za prenošenjem fizioloških podataka kliničarima od pacijenata u njihovom kućnom okruženju. Istraživači poput Burnsa i Adelija (2017.) čine upravo to, pregledavajući nosivu tehnologiju za praćenje zdravlja u kući, procjenu i rehabilitaciju pacijenata s ozljedama mozga i leđne moždine.

Kronični plućni bolesnici

Kao kronična bolest, kronična opstruktivna plućna bolest obično se pogoršava s vremenom, pa su potrebne opsežne, dugotrajne vježbe plućne rehabilitacije i liječenje pacijenata. Grupa istraživača dizajnirala je daljinski rehabilitacijski sustav za multimodalnu senzorsku aplikaciju za pacijente koji imaju kronične poteškoće s disanjem (Tey, An i amp Chung, 2017). Sustav je uključivao skup rehabilitacijskih vježbi specifičnih za plućne bolesnike, te je omogućio praćenje napretka vježbi, izvedbu pacijenata, zadaće vježbi i usmjeravanje vježbi. Pacijenti u istraživanju mogli bi dobiti točne smjernice za plućne vježbe iz senzornih podataka. Potrebne su daljnje evaluacijske studije kako bi se provjerilo može li predloženi udaljeni sustav pružiti udobnu i isplativu opciju u sustavu zdravstvene rehabilitacije.

Upravljanje bolestima

U posljednjem desetljeću postignut je značajan napredak u razvoju sustava nosivih uređaja za zdravstvene aplikacije. Nosiva tehnologija može učiniti upravljanje bolestima učinkovitijim, kako je dolje navedeno.

Poremećaji srca

Razvijeni su nosivi uređaji za praćenje kardiovaskularnog sustava i omogućavanje aplikacija mHealth kod srčanih pacijenata. Razvijeni su nosivi EKG nadzorni sustavi male snage (Winokur, Delano i amp Sodini, 2013). Neki nosivi uređaji mogu pratiti varijabilnost otkucaja srca (HRV). U jednoj studiji razvijen je nosivi sustav za praćenje rada srca u obliku flastera (HAMS) za snimanje EKG signala (Yang i sur., 2008). Nosivi se uređaji mogu učinkovito koristiti kao sustav za praćenje zdravlja tijekom svakodnevnih rutina na mnogim mjestima i situacijama.

Nosiva tehnologija može procijeniti aktivnost srca pacijenata izvan laboratorija ili kliničkog okruženja. Moguće je provesti procjene srca tijekom širokog raspona svakodnevnih stanja bez ometanja zadataka aktivnosti pacijenta. Na primjer, istraživači su dizajnirali nosivi uređaj na tekstilnoj osnovi za nenametljivo snimanje EKG-a, podataka o disanju i akcelerometriji te za procjenu 3D sizmokardiograma grudne kosti (SCG) u svakodnevnom životu. Istraživači su također dizajnirali prijenosni i kontinuirani balistokardiografski (BCG) monitor koji se može nositi u uhu (Da He, Winokur i amp Sodini, 2012). Ušni aparati mogu otkriti važne informacije o srčanoj kontraktilnosti i njenoj regulaciji.

Nosivi kardioverterski defibrilator (WCD) uveden je u kliničku praksu 2001. godine, a indikacije za njegovu uporabu trenutno se šire. WCD predstavlja alternativni pristup sprječavanju iznenadne aritmijske smrti sve dok nije jasno naznačena implantacija implantabilnog kardioverter defibrilatora (ICD) ili se smatra da je aritmijski rizik značajno manji ili čak odsutan (Klein i sur., 2010.).

Hernandez-Silveira i kolege (2015.) proučavali su izvedivost uporabe bežičnog digitalnog sata kao nosivog nadzornog sustava za praćenje vitalnih znakova pacijenata. Znanstvenici su usporedili nosivi sustav s tradicionalnim kliničkim monitorima. Rezultati su pokazali da je testirani nosivi uređaj pružio pouzdanu vrijednost otkucaja srca za oko 80% pacijenata, a ukupni dogovor između novog uređaja i kliničkog monitora bio je zadovoljavajući jer je usporedba bila statistički značajna. Slično istraživanje koje su proveli Kroll, Boyd i amp Maslove (2016.) pokazalo je da se osobni uređaj za praćenje fitnessa koji se nosi na ručnom zglobu može koristiti za praćenje otkucaja srca pacijenata iako su prikupljeni otkucaji srca bili nešto niži od standarda kontinuirane elektrokardiografije (cECG ) praćenje.

Također, toplinski udar može biti potencijalno štetan za ljude tijekom vježbanja u vrućim okruženjima. Kako bi spriječio ovu opasnu situaciju, istraživač je dizajnirao nosivi uređaj za otkrivanje toplinskog udara (WHDD) s mogućnošću rane obavijesti. Ako je otkrivena opasna situacija, uređaj je aktivirao funkciju upozorenja kako bi podsjetio korisnika da izbjegne toplinski udar (Chen i sur., 2018).

Poremećaji krvi

Nosivi tragači izazvali su interes zdravstvenih djelatnika koji proučavaju poremećaje krvi. Sveukupno, američka prevalencija hipertenzije među odraslim osobama iznosila je 29,0% tijekom 2015–2016 (Fryar, Ostchega, Hales, Zhang i amp Kruszon-Moran, 2017). Nosivi uređaji mogu otkriti hipertenziju fiziološkim signalima (Ghosh, Torres, Danieli i amp Riccardi, 2015). Neki od najčešće korištenih nosivih uređaja su aplikacije za procjenu i praćenje krvnog tlaka, uključujući senzore krvnog tlaka bez manšete, bežične mjerače krvnog tlaka na nadlakticama s pametnim telefonima, mobilne aplikacije i tehnologije daljinskog nadzora. Oni imaju potencijal poboljšati kontrolu hipertenzije i pridržavanje lijekova kroz lakše bilježenje ponovljenih mjerenja krvnog tlaka, bolju povezanost s pružateljima zdravstvenih usluga i upozorenja na podsjetnike na lijekove (Goldberg & amp; Levy, 2016.).

Proučavanje protoka krvi naziva se hemodinamika. Pacijenti s ortostatskom hipotenzijom imaju patološku hemodinamiku povezanu s promjenom položaja tijela. Istraživači su dizajnirali novi cefalični laserski mjerač protoka krvi koji se može nositi na tragusu kako bi se istražila hemodinamika pri ustajanju iz sjedećeg ili čučećeg položaja. Ovaj novi nosivi cerebralni protok krvi (CBF) mjerač je potencijalno koristan za procjenu cefalične hemodinamike i objektivnu dijagnostiku cerebralnih ishemijskih simptoma pacijenata u stojećem položaju (Fujikawa i sur., 2009.). U drugoj studiji, istraživači su otkrili varijacije protoka krvi specifične za određena mjesta kod ljudi tijekom trčanja, koristeći nosivi laserski doppler mjerač protoka (Iwasaki i sur., 2015.).

Upravljanje brigom o dijabetesu

Pacijenti i pružatelji zdravstvenih usluga moraju pratiti mnoge čimbenike koji utječu na dinamiku glukoze u krvi (npr. Lijekovi, aktivnost, prehrana, stres, kvaliteta sna, hormoni i okoliš) kako bi učinkovito upravljali dijabetesom. Najnovije potrošačke tehnologije pomažu dijabetičkoj zajednici da učini veliki napredak prema doista personaliziranom upravljanju ovom kroničnom bolešću u stvarnom vremenu na temelju podataka (Heintzman, 2016). Ove potrošačke tehnologije uključuju aplikacije za pametne telefone, nosive uređaje i senzore. Jedan dobro poznati primjer je umjetna endokrina gušterača koja se može nositi za liječenje dijabetesa, a to je sustav zatvorene petlje formiran od nosivog monitora glukoze i implantirane inzulinske pumpe (Dudde, Vering, Piechotta i amp Hintsche, 2006.). Kontrola zatvorene petlje (CLC) za liječenje dijabetesa tipa 1 (T1D) nova je metoda za optimizaciju kontrole glukoze. Nedavno je provedeno više studija CLC -a. Na primjer, CLC preko noći poboljšala je kontrolu glikemije u multicentričnoj studiji odraslih s dijabetesom tipa 1 (Brown i sur., 2017.). Istraživači su također istraživali mogućnosti korištenja Google Glassa za pojednostavljivanje svakodnevnog života osoba s dijabetesom mellitusom (Hetterich, Pobiruchin, Wiesner i amp Pfeifer, 2014.).

S povećanjem troškova zdravstvene zaštite, nosivi uređaji i sustavi mogli bi imati potencijal da olakšaju brigu o sebi putem praćenja i prevencije. Na primjer, razvijena je bioelektronička tehnologija koja se može nositi kako bi se omogućilo neinvazivno praćenje razine glukoze na bazi znoja (Lee i sur., 2017.).

Parkinsonova bolest

Nosivi uređaji za liječenje Parkinsonove bolesti nude ogroman potencijal za prikupljanje bogatih izvora podataka koji pružaju uvid u dijagnozu i učinke intervencija liječenja. Djelovanje zahvata cijele ruke od deset sekundi široko se koristi za procjenu ozbiljnosti bradikinezije, budući da je bradikinezija jedan od primarnih simptoma Parkinsonove bolesti. Istraživači su razvili nosivi uređaj za procjenu ozbiljnosti parkinsonske bradikinezije (Lin, Dai, Xiong, Xia i amp Horng, 2017). Mnoge procjene ozbiljnosti diskinezije kod pacijenata s Parkinsonovom bolešću subjektivne su i ne omogućuju dugoročno praćenje. U drugoj studiji razvijena je objektivna ocjena diskinezije pomoću sustava za snimanje pokreta za prikupljanje kinematičkih podataka o pacijentima (Delrobaei, Baktash, Gilmore, McIsaac i amp Jog, 2017.). Prijenosna nosive tehnologije mogu se koristiti daljinski za praćenje ozbiljnosti diskinezije po cijelom tijelu, neophodne za terapijsku optimizaciju, osobito u kućnom okruženju pacijenata.Studija [email protected] (de Lima i sur., 2017.) pokazala je izvedivost prikupljanja objektivnih podataka pomoću više nosivih senzora tijekom svakodnevnog života u velikoj skupini.

Autizam

Autističnoj djeci važno je prepoznati i klasificirati svoje emocije, poput ljutnje, gađenja, straha, sreće, tuge i iznenađenja. Daniels i kolege (2018.) proveli su projekt koji je koristio Google Glass za proučavanje izvedivosti prototipa terapijskog alata za djecu s poremećajem iz spektra autizma (ASD) kako bi se utvrdilo hoće li djeca nositi takav uređaj. Studija izvedivosti podržala je upotrebljivost nosivog uređaja za socijalno afektivno učenje u djece s ASD -om i pokazala suptilne razlike u načinu na koji ASD utječe na neurotipične kontrole koje djeca izvode na zadatku prepoznavanja emocija.

Depresija

Nosiva tehnologija također može pomoći u probiranju, dijagnosticiranju i praćenju psihijatrijskih poremećaja, poput depresije. Analiza kognitivnih i autonomnih odgovora na emocionalno relevantne podražaje mogla bi pružiti održivo rješenje za automatsko prepoznavanje različitih stanja raspoloženja, kako u normalnim tako i u patološkim stanjima. Istraživači su istraživali sustav koji se temelji na tekstilnoj tehnologiji nošenja i trenutnoj procjeni varijabilnosti nelinearnog otkucaja srca kako bi okarakterizirali autonomni status bipolarnih pacijenata (Valenza i sur., 2015.). U drugoj je studiji predložen nosivi sustav za praćenje depresije s rješenjem sustava na čipu (SoC) za određenu aplikaciju. Sustav je ubrzao filtriranje i izdvojio varijabilnost otkucaja srca (HRV) iz elektrokardiograma (EKG) (Roh, Hong i & Yoo, 2014.) kako bi se poboljšala točnost uspješnog prepoznavanja depresije.


ANTIDEPRESANTI POVEĆAVAJU PUTEVE SIGNALIZACIJE VEZANE ZA NEUROPLASTIČNOST

Preklapanje između molekularnih djelovanja sinaptičke plastičnosti i onih na koje ciljaju antidepresivi pružilo je neke od najranijih i najsnažnijih dokaza za mehaničko preklapanje između ova dva fenomena. Ove studije pokazuju da su neke od ključnih komponenti signalizacije koje su identificirane kao kritični regulatori LTP -a i sinaptičke plastičnosti također regulirane antidepresivima i potrebne su za stanične i bihevioralne učinke liječenja antidepresivima.

Antidepresivi Pojačavaju kaskadu cAMP-PKA-CREB

Dokazi iz više različitih studija pokazali su da antidepresivni tretmani pojačavaju put transdukcije cAMP signala. To uključuje povećanu razinu spajanja Gαs na adenilil ciklazu u hipokampusu i frontalnom korteksu te rezultirajuće povišenje proizvodnje cAMP -a kao odgovor na kroničnu primjenu različitih klasa antidepresiva (pregledano u Donati i Rasenick, 2003.). Također se izvješćuje da se razine PKA povećavaju kroničnom primjenom različitih klasa antidepresiva, uključujući triciklične, MAOI i ECS (Nestler i sur., 1989. Perez i sur., 1989.). Razine PKA povećavaju se u frakcijama čestica, a studije staničnog frakcioniranja pokazuju povećanje nuklearnih (Nestler i sur., 1989. Tiraboschi i sur., 2004.b) i mikrotubularnih frakcija (Perez i sur., 2000.). Povećanje nuklearne razine PKA više je u skladu sa SNRI -jem od SSRI antidepresiva i donekle varira ovisno o ispitanoj regiji mozga (PFC vs hipokampus) i vrstu aktivnosti enzima (bazalna vs cAMP-stimulirano) u različitim studijama.

Studije koje pokazuju povećanje nuklearne razine PKA također sugeriraju da bi djelovanje antidepresiva moglo uključivati ​​regulaciju transkripcijskih faktora, poput CREB -a. Rane studije pružile su potporu ovoj hipotezi, pokazujući da kronična primjena različitih klasa antidepresiva, uključujući SSRI i SNRI lijekove, MAOI i ECS, povećava ekspresiju i funkciju CREB -a u PFC -u i hipokampusu (Nibuya et al, 1996 Frechilla et al. , 1998. za recenzije vidi Tardito i sur., 2006. Blendy, 2006.). Ove studije pokazuju da kronično, ali ne akutno, liječenje antidepresivima povećava razinu CREB mRNA i imunoreaktivnosti, kao i razinu vezanja CRE u hipokampusu. Naknadne studije također su pokazale da se fosforilacijska i transkripcijska aktivnost CREB -a povećava kroničnim liječenjem antidepresivima (Thome i sur., 2000. Tiraboschi i sur., 2004.b). Analiza CREB -a i nuklearne lokalizacije nekoliko proteinskih kinaza u istoj studiji pokazuje da je manja vjerojatnost da će PKA uzrokovati indukciju CREB fosforilacije od CAMKIV -a i MAPK -a, iako se uloga PKA ne može u potpunosti isključiti (Tiraboschi et al, 2004b).

Regulacija CREB -a vjerojatno će biti važna u odgovorima na antidepresive u pokusnih životinja. Virusna ekspresija CREB -a u hipokampusu proizvodi antidepresivne učinke u bihevioralnim modelima očaja i odgovora na antidepresiv, uključujući test prisilnog plivanja i model naučene bespomoćnosti (Chen et al, 2001a, 2001b). Studije mutiranih miševa izvijestile su da CREB hipomorfni miševi imaju normalne antidepresivne reakcije u FST -u (Conti i sur., 2002.). Ovo odstupanje može djelomično biti posljedica adaptivnih promjena u ovih nokaut miševa zbog djelomičnog izbacivanja CREB -a u cijelom mozgu i tijekom cijelog razvoja. Lijekovi koji izravnije aktiviraju kaskadu cAMP-CREB, kao što je cAMP-specifični inhibitor fosfodiesteraze tipa IV (PDE4) rolipram, proizvode antidepresivne učinke u modelima ponašanja (pregledano u O'Donnell i Zhang, 2004.). Kaskada cAMP-CREB također povećava neurogenezu hipokampusa odraslih (Nakagawa i sur., 2002.a, 2002.b), koja je, kako je gore opisano, bila uključena u djelovanje liječenja antidepresivima (Santarelli i sur., 2003., Duman, 2004.).

Kod ljudi može postojati veza između genetskih polimorfizama u genu CREB i velike depresije (Zubenko i sur., 2003.). Nedavna studija također ukazuje na povezanost polimorfizma CREB -a i izražavanja ljutnje (što se može odnositi na rizik od samoubojstva) kod muškaraca s depresijom (Perlis i sur., 2007.). Post mortem studije ukazuju na to da smanjena funkcija CREB-a može pridonijeti kliničkoj depresiji, te da njezina povećana regulacija također može biti važna komponenta odgovora na antidepresive kod ljudi. Ekspresija CREB-a u temporalnom korteksu smanjena je kod depresivnih subjekata samoubojstva (Dowlatshahi i sur., 1998. Odagaki i sur., 2001. Dwivedi i sur., 2003.) Također je prijavljeno da je fosforilacija CREB-a smanjena u postmortem tkivu (Yamada i sur., 2003.). Osim toga, CREB se pojačano regulira pre-mortem antidepresivom u tkivu nakon obdukcije (Dowlatshahi i sur., 1998.), kao i u krvnim pločicama (Koch i sur., 2002.). Iako su obdukcijske studije poput ovih posebno izazovne, one pružaju kritične dokaze da su mehanizmi razjašnjeni u pokusnih životinja, poput uloge CREB-a u odgovoru na antidepresive, od kliničke važnosti za humane pacijente.

Ove studije pružaju uvjerljive dokaze da je kaskada cAMP-PKA-CREB regulirana liječenjem antidepresivima, te da aktivacija ovog puta može izazvati antidepresivni odgovor u modelima ponašanja. Dokazi koji povezuju ove učinke sa sinaptičkom plastičnošću manje su čvrsti. Kao što je gore opisano, put cAMP-PKA-CREB ima središnju ulogu u mnogim oblicima neuroplastičnosti, a antidepresivi mogu poboljšati LTP i memoriju, ali ovaj argument za ulogu neuroplastičnosti posredovane CREB-om je posredan. Dosadašnje studije nisu izravno ispitale ulogu ovog puta u djelovanju antidepresiva, a za ispitivanje ove hipoteze bit će potrebne buduće studije.

Antidepresivi reguliraju CaMKII

Brojna su istraživanja istraživala regulaciju CaMKII antidepresivima. Nekoliko je studija izvijestilo da kronično, ali ne akutno, liječenje antidepresivima povećava enzimsku aktivnost CaMKII u stanicama neuronskih stanica hipokampusa, zbog povećanja autofosforilacije CaMKII na Thr 286 (Popoli i sur., 1995. Celano i sur., 2003. Tiraboschi i sur. , 2004a). Kao što je gore opisano, fosforilacija na ovom mjestu dovodi do Ca 2+ -neovisne aktivacije CaMKII i stoga produžava enzimsku aktivnost. Naknadne studije pokazuju da postoji i povećanje ekspresije CAMKII, enzimatske aktivnosti i fosforilacije u sinaptičkim vezikulama hipokampusa i PFC -a nakon liječenja antidepresivima (Celano i sur., 2003.), ali smanjenje fosforilacije CaMKII u sinaptičkim terminalima i sinaptičkim membranama (Bonanno i sur., 2005.). Ovo očito proturječje riješeno je nedavnom studijom iste skupine koja je pokazala da antidepresivni tretmani (bilo SSRI-om ili SNRI-om) uzrokuju preraspodjelu CaMKII iz sinaptičkih membrana u vezikule i odgovarajuće smanjenje membransko povezanog sinapsina I (Barbiero i sur., 2007). Budući da su mjehurići lokalizirani sa sinaptičkim membranama blisko povezani s lako oslobađajućom skupinom glutamata, ova preraspodjela sugerira da liječenje antidepresivima smanjuje potencijal za oslobađanje glutamata. Tome u prilog ide i funkcionalna studija koja pokazuje da se depolarizacijom inducirano oslobađanje glutamata smanjuje (Bonanno et al, 2005).

Ako je ovo tumačenje točno - da modulacija CaMKII antidepresivima dovodi do neto smanjenja sinaptičkog oslobađanja glutamata - liječenje antidepresivima smanjilo bi potencijal za sinaptičku plastičnost, barem putem ovog mehanizma. Iako bi smanjenje sinaptičkih vezikula povezanih s membranom moglo smanjiti ukupno oslobađanje glutamata, rezultirajući učinak mogao bi biti povećanje omjera signala i šuma tako da samo istaknuti podražaji dovode do promjena u hipokampusu i PFC-u povezanih sa sinaptičkom plastičnošću. Poboljšani omjer signala i šuma može se dodatno povećati potenciranjem drugih mehanizama koji doprinose plastičnosti promjenama u nizvodnim postsinaptičkim mehanizmima, poput cAMP-posredovane i MAPK signalizacije (kako je prikazano gore, odnosno ispod). Alternativno, prijavljena povećana regulacija CAMKII u staničnim tijelima, za razliku od presinaptičkih terminala, mogla bi dovesti do drugih vrsta sinaptičke plastičnosti i neuroprotekcije koje također pridonose djelovanju antidepresivnih tretmana.

Antidepresivi pojačavaju MAPK kaskadu

Kao što je gore opisano, kaskada MAPK također je bila upletena u neke oblike dugotrajne neuroplastičnosti. Put MAPK također aktiviraju BDNF i drugi neurotrofni čimbenici. Brojni izvještaji sugeriraju da antidepresivi utječu i na ekspresiju ili fosforilaciju kinaza na ovom putu. Jedno je istraživanje pokazalo da kronična primjena različitih klasa antidepresiva povećava razinu ERK1 i ERK2 u ukupnim homogenatima hipokampusa i PFC-a, iako razine fosfo-ERK nisu promijenjene (Tiraboschi i sur., 2004b). Ova je studija također izvijestila o povećanju razine fosfo-ERK1/2 u nuklearnim frakcijama, pod nekim uvjetima, što ukazuje na to da signaliziranje ERK-a može pridonijeti povećanoj fosforilaciji i aktivaciji CREB-a. Međutim, situacija može biti kompliciranija od ove druge studije koja je pokazala da je primjena fluoksetina smanjila razinu fosfo-ERK1/2 u nuklearnim i/ili citosolnim frakcijama hipokampusa i PFC-a, dok je imipramin povećao razinu fosfo-ERK samo u PFC-u (Fumagalli et al, 2005). Zanimljivo je da kronična primjena atipičnog antipsihotika (olanzapina), koji ima učinkovitost antidepresiva i povećava djelovanje SSRI -a u kliničkim studijama (Nemeroff, 2006.), povećava razinu ERK1 i ERK2 u frakcijama PFC -a (Fumagalli i sur., 2006.).

Kao i u slučaju cAMP/CREB puta, drugi dokazi ukazuju na to da će modulacija MAPK -a liječenjem antidepresivima vjerojatno imati uzročnu ulogu u odgovoru na antidepresive. Sredstva koja inhibiraju put MAPK povećavaju očaj u ponašanju i bespomoćnost u testu prisilnog plivanja i naučene paradigme bespomoćnosti te blokiraju učinke antidepresiva na glodavce (Duman et al, 2007). Ranija studija otkrila je kontrastne učinke inhibitora MAPK, no ti se učinci mogu objasniti akutnim djelovanjem ovih lijekova koji aktiviraju lokomotor (Einat i sur., 2003.). Konačno, post-mortem studije pokazuju da su aktivnost i ekspresija ERK-a smanjeni kod depresivnih subjekata samoubojstva (Dwivedi et al, 2001). Novije studije su izvijestile da je ERK5 također smanjen kod subjekata samoubojstva (Dwivedi i sur., 2007.) te da se uzvodne kinaze odgovorne za aktivaciju ERK smanjuju (Dwivedi i sur., 2006.).

Ove studije zajedno pokazuju da antidepresivi pojačavaju put MAPK -a, suprotstavljajući se djelovanju samoubojstva/depresije, te da blokada kaskade MAPK rezultira očajem/bespomoćnošću i inhibicijom djelovanja antidepresiva u modelima ponašanja. Međutim, postoje i oprečni izvještaji o antidepresivnoj regulaciji fosfo-ERK1/2, ovisno o regiji mozga, podstaničnoj frakciji i testiranom antidepresivu.


Zaključci

Za kraj, ponavljamo sljedeće ključne točke utjelovljene u ovom translacijskom pregledu neurobioloških dokaza životinja i ljudi koji imaju utjecaj na zdravlje na stresne procese-osobito one koji mogu biti važni za razumijevanje SES gradijenata u dobrobiti i dugovječnosti:

Mozak je najvažniji organ koji posreduje u stresnim procesima: on određuje što je za pojedinca "stresno" podržavajući svjesne i nesvjesne procese ocjenjivanja, određuje ponašanje štetno po zdravlje ili zdravlje koje proizilazi iz ove procjene i regulira periferne alodinamičke sustave kontrole koji se vraćaju u mozak kako bi utjecali na funkcionalnu i strukturnu neuroplastičnost.

Mozak je vjerojatno najmanje proučavan i najvažniji organ u ljudskom stresu i socioekonomskim istraživanjima zdravlja. Mjere snimanja mozga mogu se lako uključiti u velike, uzdužne i poprečne studije. Važno je napomenuti da ove mjere mogu pomoći u definiranju neurobioloških i mehanističkih putova kojima stres i socioekonomski čimbenici utječu na zdravlje i dugovječnost.

Životinjski modeli nude priliku za proučavanje uzročno -posljedičnih veza i procesa životnog vijeka koji mogu poslužiti kao izvor translacijskih istraživanja u neuroznanosti o ljudskom zdravlju.

Intervencije bi se trebale usredotočiti na strategije odozgo prema dolje namijenjene promjeni moždanih funkcija na način koji će poboljšati alostazu i smanjiti alostatsko opterećenje. Ulijevanje optimizma, osjećaj kontrole i samopoštovanja te pronalaženje smisla i svrhe života trebali bi biti među glavnim ciljevima takvih intervencija. Doista, gotovo sve politike javnog i privatnog sektora zapravo su zdravstvene politike.

Budući rad na ovom obećavajućem području zahtijevat će interdisciplinarnu suradnju između neuroznanstvenika, bihevioralnih genetičara, društvenih i bioloških psihologa, epidemiologa, istraživača politike i intervencije s naglaskom na stres i zdravstvene procese na više razina analize.


Gledaj video: Kardiološke vježbe umjereno do jačeg intenziteta 6METs-a (Svibanj 2022).