ביצועי דימויים מוטוריים באמצעות תאומים דיגיטליים מגולמים בסביבת ממשק מוח-מחשב התומכת במציאות מדומה

Summary

לדימוי מוטורי בסביבת מציאות מדומה יש יישומים רחבים במערכות ממשק מוח-מחשב. כתב יד זה מתאר את השימוש באווטארים דיגיטליים מותאמים אישית הדומים למשתתפים המבצעים תנועות שדמיין המשתתף בסביבת מציאות מדומה כדי לשפר את הטבילה ואת תחושת הבעלות על הגוף.

Abstract

מחקר זה מציג מסגרת חדשנית לשיקום נוירולוגי על ידי שילוב ממשקי מוח-מחשב (BCI) וטכנולוגיות מציאות מדומה (VR) עם התאמה אישית של אווטארים תלת-ממדיים (3D). גישות מסורתיות לשיקום לעתים קרובות אינן מצליחות לערב את המטופלים באופן מלא, בעיקר בשל חוסר יכולתם לספק חוויה סוחפת ואינטראקטיבית עמוקה. מחקר זה מנסה למלא את הפער הזה על ידי שימוש בטכניקות של דימוי מוטורי (MI), שבהן המשתתפים מדמיינים תנועות פיזיות ללא ביצוע בפועל. שיטה זו מנצלת את המנגנונים העצביים של המוח, מפעילה אזורים המעורבים בביצוע תנועה בעת דמיון תנועות, ובכך מקלה על תהליך ההתאוששות. השילוב של היכולות הסוחפות של VR עם הדיוק של אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) כדי ללכוד ולפרש פעילות מוחית הקשורה לתנועות מדומיינות יוצר את הליבה של מערכת זו. תאומים דיגיטליים בצורה של אווטארים תלת ממדיים מותאמים אישית משמשים כדי לשפר באופן משמעותי את תחושת הטבילה בסביבה הווירטואלית. תחושת התגלמות מוגברת זו חיונית לשיקום יעיל, במטרה לחזק את הקשר בין המטופל לעמיתו הווירטואלי. בכך, המערכת לא רק שואפת לשפר את ביצועי הדמיון המוטורי, אלא גם מבקשת לספק חוויית שיקום מרתקת ויעילה יותר. באמצעות יישום בזמן אמת של ממשק מוח-מחשב, המערכת מאפשרת תרגום ישיר של תנועות מדומיינות לפעולות וירטואליות המבוצעות על ידי האווטאר התלת-ממדי, ומציעה משוב מיידי למשתמש. לולאת משוב זו חיונית לחיזוק המסלולים העצביים המעורבים בשליטה מוטורית ובהתאוששות. המטרה הסופית של המערכת שפותחה היא לשפר באופן משמעותי את האפקטיביות של תרגילי הדמיון המוטורי על ידי הפיכתם לאינטראקטיביים יותר ומגיבים יותר לתהליכים הקוגנטיבים של המשתמש, ובכך לסלול דרך חדשה בתחום השיקום הנוירולוגי.

Introduction

פרדיגמות שיקום עבור חולים עם ליקויים נוירולוגיים עוברות שינוי טרנספורמטיבי עם שילוב של טכנולוגיות מתקדמות כגון ממשקי מוח-מחשב (BCI) ומציאות מדומה אימרסיבית (VR), המציעות שיטה מורכבת ויעילה יותר לטיפוח החלמה. דימוי מוטורי (MI), הטכניקה העומדת בלב שיקום מבוסס ממשק מוח-מחשב, כוללת חזרה מנטלית של תנועות פיזיות ללא ביצוע מוטורי ממשי¹. MI מנצל מנגנון עצבי שבו דמיון תנועה מעורר דפוס של פעילות מוחית הדומה מאוד לזה של ביצוע הפעולה הפיזית עצמה ^2,3,4. באופן ספציפי, עיסוק ב-MI מוביל לתופעה הידועה בשם דה-סנכרון הקשור לאירועים (ERD) בתדרי אלפא (8-13 הרץ) ובטא (13-25....

Protocol

המחקר הנוכחי נועד לחקור את ההיתכנות של שליטה באווטאר תלת ממדי בזמן אמת בסביבת VR באמצעות אותות MI שהוקלטו באמצעות EEG. המחקר מתמקד בשיפור הטבילה ותחושת הבעלות על הגוף על ידי התאמה אישית של האווטאר כך שיהיה דומה מאוד לנושא. הפרוטוקול קיבל את אישור ועדת הביקורת הטכנולוגית של מכון ולור. המשתתפים.......

Discussion

היישום של MI בשילוב עם טכנולוגיית VR מציע אפיק מבטיח לשיקום על ידי מינוף המנגנונים הטבעיים של המוח לתכנון וביצוע מוטורי. היכולת של MI לגרום לדה-סנכרון הקשור לאירועים ברצועות תדר מוח ספציפיות, המשקפות את הפעילות העצבית של תנועה פיזית ^2,3,4, מספ?.......

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