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运动障碍患者康复面临挑战,ME 康复任务完成困难,MI 康复效果重要性凸显。研究人员开展叠加功能性电刺激(FES)对运动想象(MI)影响的研究。结果显示 FES+MI 显著增强脑皮质与肌肉耦合。该研究为运动障碍康复提供新方法。
在日常生活中,运动是人们再熟悉不过的事情,行走、抬手、握拳,这些简单的动作对于大多数人来说轻松自如。然而,对于那些患有运动障碍的人而言,每一个看似平常的动作都可能成为难以跨越的障碍。随着老龄化问题日益严重,运动障碍患者的数量不断增加。像脑卒中、帕金森病等疾病,常常导致患者肌肉力量下降、运动功能受损,给他们的生活带来了极大的不便。
目前,运动康复训练是治疗运动障碍的主要手段。运动执行(ME)是直接的康复方法,但脑卒中患者却难以精准完成规定动作,康复效果不尽人意。运动想象(MI)康复训练应运而生,它是指患者在脑海中模拟特定动作,无需实际身体执行,通过这种有意识的认知活动来促进康复。不过,由于脑部损伤以及长期无法控制患侧肌肉,MI 训练对运动障碍患者的效果大打折扣,如何提升其康复效能成为亟待解决的难题。
为了找到解决办法,研究人员开展了一项极具意义的研究。他们来自未知研究机构,该研究成果发表在《Biomedical Signal Processing and Control》上。研究人员提出一种全新的康复训练方式,即在进行 MI 训练的同时,对患者手臂肌肉施加功能性电刺激(FES)。FES 是一种神经肌肉刺激技术,通过向特定肌肉发送低频电脉冲,引发关节运动和感觉反馈,帮助患者完成一系列功能性动作。
研究人员运用了多种关键技术方法。他们招募了 15 名健康的右利手参与者(10 名男性和 5 名女性,年龄 23.1±2.1 岁)。实验过程中,选取手部肌肉肌电图(EMG)与大脑 C3 通道脑电(EEG)的皮质 - 肌肉相干性(CMC)、C3 通道的事件相关去同步化(ERD)作为研究特征。通过分析不同实验范式下的数据,探究 FES 对 MI 的影响。
研究人员设计了三个实验范式:右手 MI、右手 MI 结合 FES、右手 ME。在研究过程中,他们重点关注了几个关键指标。首先是 CMC,它反映了肌肉活动产生的 EMG 信号与大脑皮质产生的 EEG 信号之间的关系。研究发现,在右手 MI/ME 过程中,右手肌肉的 EMG 与大脑 C3 通道的 EEG 密切相关。通过计算不同范式下的显著相干区域(SCA)来量化 CMC,结果显示,FES 刺激后,CMC 显著提升,SCA 相比单独 MI 增加了 118.6%,仅比 ME 低 8.8%。这表明 FES 刺激能够有效增强肌肉活动与大脑皮质之间的耦合。
其次是 ERD,它指的是单侧手部运动时,对侧感觉运动皮层 EEG 中 μ 节律振幅降低的现象,被认为与 MI(ME)脑活动密切相关,可作为衡量皮质区域神经元兴奋程度的直接指标。通过对 C3 通道 ERD 的分析,进一步验证了 FES 对 MI 康复效果的积极影响。
从研究结果来看,FES+MI 这种康复训练方式展现出了明显的优势。它能够显著增强大脑皮质与肌肉之间的耦合,为运动障碍患者的康复提供了一种更为可行的方法。尽管与 ME 相比,在 SCA 方面仍存在一定差距,但相较于单独的 MI,已经有了显著的改善。
在研究结论和讨论部分,我们可以看到这项研究的重要意义。运动想象虽然能够激活与真实运动相关的大脑皮质区域,帮助脑卒中患者修复或重建受损的神经通路,但单独使用时效果有限。而 FES 的介入,通过诱导患侧肌肉产生非自愿的本体感觉反馈,经上行感觉通路将感觉冲动传递至大脑皮质,从而建立起完整的神经回路,有效提升了康复效果。这一研究成果为运动障碍患者的康复治疗提供了新的思路和方法,未来研究可以在此基础上进一步探索,例如添加其他外部刺激是否能取得更好的康复效果等。这项研究就像一盏明灯,为运动障碍康复领域照亮了前行的道路,让更多患者看到了恢复正常运动功能的希望 。