أداء الصور الحركية من خلال التوائم الرقمية المجسدة في بيئة واجهة الدماغ والحاسوب التي تدعم الواقع الافتراضي

Summary

الصور الحركية في بيئة الواقع الافتراضي لها تطبيقات واسعة في أنظمة واجهة الدماغ والحاسوب. توضح هذه المخطوطة استخدام الصور الرمزية الرقمية المخصصة التي تشبه المشاركين الذين يؤدون حركات يتخيلها المشارك في بيئة الواقع الافتراضي لتعزيز الانغماس والشعور بملكية الجسم.

Abstract

تقدم هذه الدراسة إطارا مبتكرا لإعادة التأهيل العصبي من خلال دمج واجهات الدماغ الحاسوبية (BCI) وتقنيات الواقع الافتراضي (VR) مع تخصيص الصور الرمزية ثلاثية الأبعاد (3D). غالبا ما تفشل الأساليب التقليدية لإعادة التأهيل في إشراك المرضى بشكل كامل ، ويرجع ذلك أساسا إلى عدم قدرتهم على توفير تجربة غامرة وتفاعلية للغاية. يسعى هذا البحث إلى سد هذه الفجوة من خلال استخدام تقنيات الصور الحركية (MI) ، حيث يتصور المشاركون الحركات الجسدية دون تنفيذ فعلي. تستفيد هذه الطريقة من الآليات العصبية للدماغ ، وتنشط المناطق المشاركة في تنفيذ الحركة عند تخيل الحركات ، وبالتالي تسهيل عملية التعافي. يشكل دمج القدرات الغامرة للواقع الافتراضي مع دقة تخطيط كهربية الدماغ (EEG) لالتقاط وتفسير نشاط الدماغ المرتبط بالحركات المتخيلة جوهر هذا النظام. يتم استخدام التوائم الرقمية في شكل صور رمزية 3D مخصصة لتعزيز الشعور بالانغماس في البيئة الافتراضية بشكل كبير. هذا الشعور المتزايد بالتجسيد أمر بالغ الأهمية لإعادة التأهيل الفعال ، بهدف تعزيز العلاقة بين المريض ونظيره الافتراضي. من خلال القيام بذلك ، لا يهدف النظام إلى تحسين أداء الصور الحركية فحسب ، بل يسعى أيضا إلى توفير تجربة إعادة تأهيل أكثر جاذبية وفعالية. من خلال تطبيق BCI في الوقت الفعلي ، يسمح النظام بالترجمة المباشرة للحركات المتخيلة إلى إجراءات افتراضية تقوم بها الصورة الرمزية 3D ، مما يوفر ملاحظات فورية للمستخدم. تعد حلقة التغذية الراجعة هذه ضرورية لتعزيز المسارات العصبية المشاركة في التحكم الحركي والتعافي. الهدف النهائي للنظام المطور هو تعزيز فعالية تمارين الصور الحركية بشكل كبير من خلال جعلها أكثر تفاعلية واستجابة للعمليات المعرفية للمستخدم ، وبالتالي تمهيد مسار جديد في مجال إعادة التأهيل العصبي.

Introduction

تشهد نماذج إعادة التأهيل للمرضى الذين يعانون من إعاقات عصبية تحولا تحويليا مع دمج التقنيات المتقدمة مثل واجهات الدماغ الحاسوبية (BCI) والواقع الافتراضي الغامر (VR) ، مما يوفر طريقة أكثر دقة وفعالية لتعزيز التعافي. تتضمن الصور الحركية (MI) ، وهي التقنية الموجودة في قلب إعادة التأهيل القائم على BCI ، البروفة العقلية للحركات الجسدية دون تنفيذ حركي فعلي¹. يستغل MI آلية عصبية حيث يؤدي تخيل الحركة إلى نمط من نشاط الدماغ يعكس عن كثب نشاط أداء الفعل البدني نفسه^2،3،4. على وجه التحديد ، يؤدي الانخراط في MI إلى ظاهرة تعرف باسم عدم التزامن المرتبط بالحدث (ERD) في ....

Protocol

تهدف الدراسة الحالية إلى التحقيق في جدوى التحكم في الصورة الرمزية 3D في الوقت الفعلي داخل بيئة VR باستخدام إشارات MI المسجلة عبر EEG. تركز الدراسة على تعزيز الانغماس والشعور بملكية الجسم من خلال تخصيص الصورة الرمزية لتشبه الموضوع بشكل وثيق. حصل البروتوكول على موافقة من مجلس مراجعة معهد فيلور للتكنولوجيا. قدم المشاركون موافقة خطية مستنيرة بعد مراجعة الغرض من الدراسة وإجراءاتها والمخاطر المحتملة.

1. الإعداد التجريبي

ملاحظة: تأكد من أن النظام يتضمن جميع المكونات كما هو موضح في الرسم التخطيطي للإعداد التجريبي في الشكل 1 (انظر جدول المواد للمعدات المستخدمة)....

النتائج

النتائج المعروضة هي من 5 أفراد اتبعوا البروتوكول الموصوف أعلاه. شارك في الدراسة ما مجموعه 5 بالغين أصحاء (3 إناث) تتراوح أعمارهم بين 21 و 38 عاما.

يظهر أداء التصنيف الفردي لكل مشارك في ظل كل من التدريب على الصور الحركية وظروف الاختبار في الشكل 2. تم حساب متوسط مصفو.......

Discussion

يوفر تطبيق MI جنبا إلى جنب مع تقنية الواقع الافتراضي وسيلة واعدة لإعادة التأهيل من خلال الاستفادة من الآليات الطبيعية للدماغ للتخطيط الحركي والتنفيذ. توفر قدرة MI على تحفيز عدم التزامن المرتبط بالحدث في نطاقات تردد دماغية محددة ، تعكس النشاط العصبي للحركة الجسدية^2،

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Alienware Laptop	Dell		High-end gaming laptop with GTX1070 Graphics Card
Oculus Rift-S VR headset	Meta		VR headset
OpenBCI Cyton Daisy	OpenBCI		EEG system
OpenBCI Gel-free cap	OpenBCI		Gel-free cap for placing the EEG electrodes over the participant's scalp