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# Gesundheitswissenschaften# Rehabilitationsmedizin und Physiotherapie

Bewegungsfähigkeiten durch Prismenanpassung verbessern

Ein Blick auf Prismenanpassung für bessere motorische Fähigkeiten und räumliches Bewusstsein.

Fisayo K Aloba, J. M. Hope, J. Spencer, M. Muthukumar, T. M. Leone, V. Parikh, P. Chen, M. R. Borich, T. M. Kesar

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Inhaltsverzeichnis

Visuospatial-motor Defizite sind Probleme, die beeinflussen, wie Menschen sehen, den Raum verstehen und Bewegungen kontrollieren. Diese Sachen können auftreten, wenn verschiedene Teile des Gehirns, die für Sehen, Wahrnehmung, Empfindung und Bewegung zuständig sind, nicht gut zusammenarbeiten. Das kann es schwer machen, einfache Aufgaben zu erledigen, wie zum Beispiel nach einer Kaffeetasse zu greifen oder zu gehen.

Um diese Defizite zu studieren und zu verbessern, nutzen Forscher eine Methode namens Prismenanpassung (PA). Dabei trägt man spezielle Brillen mit Prismen, die verändern, wie Menschen den Raum um sich herum wahrnehmen. Mit diesen Brillen können Teilnehmer lernen, ihre Bewegungen an die veränderten visuellen Informationen anzupassen. Diese Technik bewertet, wie gut eine Person sich an Veränderungen im visuellen Raum anpassen kann und kann auch dazu beitragen, ihre Bewegungsfähigkeiten zu verbessern.

Wie Prismenanpassung funktioniert

Prismenanpassung besteht aus drei Hauptphasen. Zuerst zeigen die Teilnehmer auf visuelle Ziele, um eine Basislinie dafür festzulegen, wie sie normalerweise zielen. In der zweiten Phase tragen sie Prisma-Brillen, die ihr Sichtfeld zur Seite verschieben. Zunächst führt das dazu, dass sie falsch nach rechts zielen. Aber während sie sich anpassen, lernen sie, ihr Ziel nach links zu korrigieren. Schliesslich, wenn die Brille abgenommen wird, zielen viele Leute weiterhin nach links, was als Nachwirkung der Prismenanpassung bekannt ist.

Forschung zeigt, dass schon ein oder zwei Sitzungen von Prismenanpassung zu Verbesserungen in der räumlichen Wahrnehmung und den motorischen Fähigkeiten führen können, die von 24 Stunden bis zu einer Woche anhalten. Dieser Prozess ist nicht nur für gesunde Menschen nützlich, sondern wurde auch bei Personen mit Erkrankungen wie räumlicher Vernachlässigung angewendet, ein häufiges Problem nach einem Schlaganfall, bei dem eine Person eine Seite des Raumes nicht bemerkt.

Kognitive Verarbeitung bei visuospatialen-motorischen Defiziten

Kognitive Verarbeitung in diesem Kontext umfasst drei Phasen: Eingabe, Repräsentation und Ausgabe. Die Eingabestufe umfasst Sehen und Aufmerksamkeit; die Repräsentationsstufe beinhaltet die Integration sensorischer Informationen mit motorischen Aktionen; und die Ausgabestufe beinhaltet das Planen und Ausführen von Bewegungen. Es gibt verschiedene Theorien darüber, wie Prismenanpassung diese Phasen beeinflusst, von der Neukalibrierung der räumlichen Wahrnehmung bis hin zur einfachen Verbesserung motorischer Ausgaben.

Es gibt jedoch noch Diskussionen darüber, welche genauen Gehirnprozesse während der Prismenanpassung beteiligt sind. Es wird mehr Forschung benötigt, um zu klären, wie diese Gehirnmechanismen funktionieren und wie sie genutzt werden können, um Rehabilitationsstrategien zu optimieren.

Somatosensorische Stimulation

Eine weitere nützliche Intervention ist die somatosensorische elektrische Stimulation, besonders für Personen, die einen Schlaganfall hatten und Räumliche Vernachlässigung erleben. Diese Methode hilft, die sensorische Eingabe und die räumliche Wahrnehmung von der oft übersehenen Seite des Körpers zu verbessern. Verschiedene Techniken, wie Nacken-Vibrationen oder spezifische Gehirnstimulation, wurden in Kombination mit Prismenanpassung verwendet, um sensorische und visuospatialen Probleme anzugehen.

Frühere Studien legen nahe, dass die Anwendung sensorischer Stimulation den motorischen Kortex empfindlicher machen kann, was die Bewegungsfähigkeiten verbessern kann. In Kombination mit der Prismenanpassung könnte dieser sensorische Input potenziell die Effektivität der Behandlung erhöhen.

Untersuchung neuraler Mechanismen

Um zu verstehen, wie diese Methoden funktionieren, verwenden Forscher Techniken wie transkranielle Magnetstimulation (TMS). TMS ist ein Werkzeug, das Veränderungen der Gehirnaktivität messen kann und bewertet, wie diese Veränderungen mit der Bewegungssteuerung in Zusammenhang stehen. Forscher können TMS nutzen, um die Gehirnaktivität vor und nach der Prismenanpassung zu vergleichen und um herauszufinden, welche Gehirnnetzwerke an den beobachteten Veränderungen beteiligt sein könnten.

Prismenanpassung führt dazu, dass sich das visuospatial Verhalten nach dem Abnehmen der Brille nach links verschiebt, was die Forscher glauben lässt, dass die Veränderungen in bestimmten Gehirnnetzwerken stattfinden, die für die räumliche Verarbeitung und Aufmerksamkeit zuständig sind. Daher vermuten sie, dass es nach der Prismenanpassung eine erhöhte Aktivität in Gehirnarealen gibt, die mit der Bewegungssteuerung in Verbindung stehen.

Forschungsstudie

In einer Studie nahmen junge, gesunde Teilnehmer an einer Sitzung zur Prismenanpassung teil, entweder mit somatosensorischer Stimulation oder ohne (Schein-Stimulation). Ziel war es zu sehen, wie diese Methoden die Gehirnaktivität und die visuomotorischen Fähigkeiten beeinflussten.

Teilnehmer

Fünfzehn junge Erwachsene nahmen an der Studie teil, darunter eine Mischung aus Männern und Frauen. Sie hatten normales Sehen und keine Vorgeschichte neurologischer oder physischer Probleme. Sie sollten ihr Einverständnis geben, bevor sie teilnahmen, und die Studie folgte ethischen Richtlinien.

Studiendesign

Die Teilnehmer absolvierten zwei experimentelle Sitzungen, eine mit Prismenanpassung und Schein-Stimulation und die andere mit somatosensorischer Stimulation. Sie führten verschiedene Aktivitäten durch, um zu messen, wie gut sie sich an die visuellen Veränderungen anpassten und wie sich dies auf ihre Bewegungen auswirkte.

Methoden

Während der Sitzungen zeichneten die Forscher spezifische Gehirnaktivitäten auf und untersuchten, wie die Teilnehmer sowohl mit offenen als auch mit geschlossenen Augen auf Ziele zeigten. Ziel war es, die Auswirkungen der Prismenanpassung auf ihre Fähigkeit, korrekt zu zielen, zu bewerten.

Ergebnisse

Die Ergebnisse zeigten, dass beide Trainingsarten, mit und ohne somatosensorische Stimulation, zu signifikanten Verschiebungen des Zielverhaltens nach links nach der Prismenanpassung führten. Es gab jedoch keine erkennbaren Unterschiede zwischen den beiden Bedingungen bezüglich der Stärke dieser Verschiebungen.

Interessanterweise zeigte nur die Gruppe, die somatosensorische Stimulation erhielt, signifikante Steigerungen der Gehirnaktivitätsniveaus, die mit der Bewegungssteuerung spezifischer Muskeln im Arm und Bein zusammenhängen. Das deutet darauf hin, dass somatosensorische Stimulation die Auswirkungen der Prismenanpassung auf die Gehirnfunktion verstärken könnte.

Implikationen für die Therapie

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Kombination von Prismenanpassung mit sensorischer Stimulation ein vielversprechender Ansatz sein könnte, um Personen mit räumlicher Vernachlässigung und Bewegungsdefiziten nach einem Schlaganfall zu helfen. Die erhöhte neuronale Aktivität, die bei somatosensorischer Stimulation beobachtet wurde, deutet darauf hin, dass diese kombinierte Methode bessere Ergebnisse liefern könnte als die alleinige Anwendung von Prismenanpassung.

Obwohl die Ergebnisse signifikante Verbesserungen im motorischen Verhalten zeigten, gab es keinen entsprechenden Wandel in der kognitiven Leistung basierend auf Aufgaben zur Linienbisection. Das könnte daran liegen, dass die Teilnehmer in der Studie keine zugrunde liegenden neurologischen Erkrankungen hatten, die das kognitive Verhalten beeinflussen würden.

Zukünftige Forschungsrichtungen

Weitere Studien sind nötig, um die langfristigen Effekte der Kombination von Prismenanpassung mit sensorischer Stimulation zu erforschen. Forscher könnten auch untersuchen, wie verschiedene Arten von Aktivitäten motorische und kognitive Fähigkeiten beeinflussen, besonders bei Personen, die sich von Schlaganfällen erholen. Die Beziehung zwischen sensorischer Eingabe und motorischer Leistung ist komplex und sollte mehr Beachtung finden, da effektive Rehabilitationsstrategien vielen Menschen grossartig helfen könnten.

Fazit

Visuospatial-motorische Defizite sind kompliziert, können aber mit Techniken wie Prismenanpassung und somatosensorischer Stimulation angegangen werden. Diese Methoden zeigen vielversprechende Ansätze zur Verbesserung der motorischen Funktion und der räumlichen Wahrnehmung, besonders bei Personen, die sich von Schlaganfällen erholen. Wenn wir unser Verständnis darüber, wie diese Methoden mit der Gehirnaktivität interagieren, erweitern, könnten wir effektivere Rehabilitationsprogramme entwickeln, um die Genesung für Betroffene zu verbessern.

Originalquelle

Titel: Prism Adaptation-Induced Modulation of Cortical Excitability of Upper and Lower Limb Muscles is Enhanced with Electrical Stimulation

Zusammenfassung: BackgroundPrism adaptation (PA) is a sensorimotor behavioral phenomenon. Right shifting PA induces a shift in global visuospatial motor behavior toward the left hemi-space (aftereffect) leading to immediate and transient changes in visuomotor behavior. Non-invasive sensorimotor electrical stimulation (Stim) may upregulate corticomotor excitability, is commonly used as a therapeutic adjunct during motor training, and may accentuate the effects of PA. However, the cortical plasticity mechanisms related to the behavioral effects of PA, its generalization to the lower limb, and the combinatorial effects of PA and Stim are poorly understood. ObjectiveTo evaluate the effects of combining PA with Stim on corticomotor excitability and visuo-spatial-motor behavior, and its generalization to the lower limb. MethodsWe used a repeated-measures design to evaluate the effects of 1 session of PA with and without Stim in 15 young able-bodied individuals (18-35 years). Before and after PA, visuomotor pointing task performance, corticomotor excitability, short-interval intra-cortical inhibition (SICI), long-interval intra-cortical inhibition (LICI), and intra-cortical facilitation (ICF) were evaluated in bilateral upper and left ankle muscles with motor-evoked potentials (MEPs) elicited from single and paired-pulse transcranial magnetic stimulation (TMS). ResultsBehaviorally, both PA+Stim and PA+Sham showed significant sensorimotor aftereffects, inducing a leftward shift in visuo-spatial and proprioceptive pointing. Neurophysiologically, suprathreshold MEP amplitude increased in the left first dorsal interossei (FDI) and left soleus following the PA+Stim condition but not the PA+Sham condition. PA+Stim showed statistical trends for inducing larger changes in ICF of the left FDI and left tibialis anterior. Additionally, compared to PA+Stim, PA+Sham induced larger changes in LICI of the left FDI and left tibialis anterior, and in SICI of the left tibialis anterior. ConclusionAlthough both PA+Stim and PA+Sham had similar behavioral aftereffects, only PA+Stim increased cortical excitability in M1 representations of the left upper and lower limb (toward the direction of the PA aftereffect), suggesting that PA+Stim may elicit greater neurophysiological changes and generalization to lower limb than PA alone.

Autoren: Fisayo K Aloba, J. M. Hope, J. Spencer, M. Muthukumar, T. M. Leone, V. Parikh, P. Chen, M. R. Borich, T. M. Kesar

Letzte Aktualisierung: Dec 28, 2024

Sprache: English

Quell-URL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.09.30.24314639

Quell-PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.09.30.24314639.full.pdf

Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.

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