Въведение

Външната обратна връзка, която се отнася до информацията, предоставяна на индивида за неговото представяне от външен източник (например треньор, терапевт или технологично устройство), играе важна роля в двигателния контрол. Доказано е, че той подобрява ефективността и обучението при здрави хора и при хора, преживели инсулт. Въпреки това липсва ясен консенсус относно най-ефективните методи за прилагането му или конкретните резултати, които трябва да бъдат преследвани.

Изследванията показват, че различните видове обратна връзка - като корекция на грешки, награди и наказания - могат да повлияят на двигателното обучение и невропластичността в зависимост от фактори като сензорна модалност, време и честота. Обратната връзка може да повлияе на двигателната активност, дългосрочното учене и избора на действия, които са от решаващо значение за възстановяването след инсулт.

Целта на този преглед е да запълни празнотите в литературата, като проучи как външната обратна връзка влияе върху двигателната функция на горния крайник след инсулт. В него се сравняват условията за обратна връзка и се изследва как параметри като сензорна модалност и мотивация влияят върху възстановяването, като се предлага по-съвременен и изчерпателен анализ на обратната връзка в рехабилитацията след инсулт.

Методи

Този преглед на обхвата следваше насоките на PRISMA за систематични прегледи и мета-анализи. Допустимите проучвания включват рецензирани статии на английски език със следните критерии: участниците са възрастни хора, преживели инсулт (над 18 години), изпълняват задачи или терапии, включващи засегнатия горен крайник, с външна обратна връзка и включват поне две експериментални групи с различни условия за обратна връзка. Изключени бяха проучвания, които се фокусират върху увеличаването или намаляването на грешките.

Стратегията за търсене, разработена от библиотекар в областта на здравните науки, беше извършена в MEDLINE, Embase, PsycInfo и CINAHL. Не са прилагани ограничения по отношение на датата или езика. След дедупликация в Endnote статиите бяха прегледани от двама независими рецензенти с помощта на софтуера Rayyan. Несъответствията бяха отстранени чрез обсъждане.

Извличането на данни е извършено с помощта на стандартизиран формуляр в софтуера Covidence, като са участвали двама независими рецензенти. Извлечените данни включват дизайн на проучването, характеристики на участниците (възраст, пол, тип инсулт, местоположение на лезията и т.н.), подробности за интервенцията (изпълнена задача, брой движения), характеристики на обратната връзка (едновременно с движението, обобщение), валентност (обратни стимули, предоставени за добро или лошо изпълнение) и резултати от проучването (двигателни резултати). Тези данни са обобщени в таблици и описателни прегледи, като се акцентира върху клиничните резултати, двигателната активност (незабавни промени в двигателната функция в отговор на обратна връзка), двигателното обучение (промени в двигателната активност, измерени при липса на обратна връзка след многократно практикуване на определена задача) и избора на действия (увеличено използване на засегнатия горен крайник или намалено използване на компенсаторни модели на движение).

Резултати

Процес на търсене и проверка:

От общо 4 139 записа бяха премахнати 1 799 дубликата, а 2 213 записа бяха изключени при първоначалния скрининг. Бяха прегледани 127 статии с пълен текст, в резултат на което бяха включени 30 проучвания. Две публикации бяха групирани като едно проучване за анализ.

Характеристики на изследването:

В 15 проучвания са използвани междугрупови проекти, като 13 от тях са рандомизирани контролирани проучвания (РКТ). Размерът на извадките в тези проучвания варира от 11 до 45 участници. Освен това в тринадесет проучвания са използвани проекти в рамките на участниците, като размерите на извадките варират от 5 до 43. По-голямата част от участниците в тези проучвания са пациенти с инсулт, включително лица с исхемичен, хеморагичен или неуточнен вид инсулт.

Клинични характеристики:

Клиничните характеристики на участниците в проучванията са различни. Две проучвания се фокусират изключително върху исхемичен инсулт, а 14 включват пациенти както с исхемичен, така и с хеморагичен инсулт. В 13 проучвания не е посочен видът на инсулта, а в 22 проучвания не е съобщена съдовата територия на инсулта. При тези, които са го направили, засегнатите области включват средна мозъчна артерия, предна мозъчна артерия, предно и задно кръвообращение и лакунарни инсулти. Седем проучвания са включвали както кортикални, така и субкортикални лезии, а в 22 не е уточнен типът на лезията. В нито едно проучване не е изследвана връзката между характеристиките на лезиите и ефектите на обратната връзка.

Продължителността на инсулта варира от остра (по-малко от две седмици) в четири проучвания, ранна подостра (от 2 седмици до 3 месеца) в 12 проучвания, късна подостра (от 3 до 6 месеца) в 10 проучвания и хронична (над 6 месеца) в 20 проучвания. В едно от проучванията не е посочена продължителността на инсулта, а в нито едно от проучванията не е анализирано как хроничността може да се отрази на резултатите.

Що се отнася до когнитивните увреждания, 12 проучвания изключват участници с когнитивни функции под определен праг (MMSE или MoCA), а 13 изключват участници с афазия. Девет проучвания изключват участници с неглижиране, а само две проучвания включват когнитивната функция като част от анализа. Cirstea и сътр. установяват, че по-голямото когнитивно увреждане е свързано с по-лошо двигателно обучение, особено при задачи, включващи устна обратна връзка. Quattrocchi и съавтори контролират когнитивната функция, но не съобщават за нейното влияние върху резултатите.

Ефекти от обратната връзка:

Клинични резултати: Девет проучвания съобщават за значими ефекти на обратната връзка върху клиничните резултати. Според модела на ICF осем проучвания показват въздействие върху функциите и структурите на тялото, седем - върху дейностите, а три - върху участието. Движенията, изпълнявани по време на рехабилитационните задачи, бяха разнообразни - от триизмерно протягане до по-сложни функционални задачи, като наливане на вода или разресване на коса. Обратната връзка обикновено е насочена към конкретни аспекти на движението, включително точност, скорост, обхват на движение, кинематика на горния крайник, кинематика на багажника и сила на движение.

Размерът на ефекта обаче варира, като само четири проучвания показват ползи, които надхвърлят установените прагове за минимални клинично значими разлики. Липсата на последователни размери на ефекта може да се дължи на малките размери на извадките, хетерогенността на интервенциите и липсата на оценки на минималната клинично значима разлика за няколко крайни мерки.

Изпълнение: В пет проучвания се съобщава, че обратната връзка е подобрила двигателната ефективност, като е повишила скоростта, точността и качеството на движенията при задачи за достигане. Тези подобрения бяха незабавни, но не винаги се запазваха след премахването на обратната връзка. Cruz et al. установяват, че обратната връзка, базирана на скоростта и амплитудата на движението, подобрява и двата фактора. Дърам и др. откриват, че обратната връзка, предизвикваща външен фокус на вниманието, подобрява продължителността, скоростта и ускорението на движението. Rizzo et al. показват, че обратната връзка за позицията на погледа подобрява точността и времето за реакция.

Моторно обучение: Четири проучвания изследват ефектите от обратната връзка върху двигателното обучение, дефинирано като подобрения в изпълнението на задачите, оценени след тренировка без обратна връзка. Три проучвания се фокусират върху 3D движенията за достигане. Маулучи и Екхаус откриват, че обратната връзка за отклонението от траекторията подобрява придържането към идеалния път и намалява колебанията на ръката. Cirstea и Levin, както и Cirstea и др., показват, че обратната връзка за разгъване на рамото и лакътя подобрява обхвата на движение на ставите и координацията, докато обратната връзка за местоположението на ръката подобрява точността на крайната точка. Subramanian et al. откриват, че обратната връзка във виртуална реалност, базирана на игра, подобрява обхвата на движение на рамото, но не и във физическа среда. Quattrocchi et al. откриват, че обратната връзка, свързана с парични награди и наказания, подобрява ученето, като наградите подпомагат запазването само по време на задача за достигане до 2D.

Избор на действие: В пет проучвания са изследвани ефектите на обратната връзка върху избора на действия, определени като промени в моделите на движение. Четири проучвания съобщават, че обратната връзка води до незабавно и краткосрочно намаляване на компенсаторните движения по време на прости задачи за достигане. Например Cai et al. откриват, че аудио-визуалната обратна връзка във виртуалната реалност намалява компенсаторните движения на багажника. По подобен начин Douglass-Kirk et al. използват музикална обратна връзка, за да спрат, когато бъдат открити компенсаторни движения, което води до намаляване на компенсацията. Други проучвания установяват, че както визуалната, така и тактилната обратна връзка намаляват преместването на багажника. Като цяло обратната връзка постоянно намалява компенсаторните движения с около 40-50%. Въпреки това едно проучване на Fruchter et al. не установи намаления, вероятно поради сложността на задачата и ръчния контрол на обратната връзка. Schwerz de Lucena и сътр. установяват, че носенето на обратна връзка увеличава използването на ръцете, но не показва разлики в клиничните резултати или използването на ръцете при проследяване.

Характеристики на обратната връзка:

Модалност: В 16 проучвания е използвана невербална слухова обратна връзка, в 18 - невербална визуална обратна връзка, в 4 - тактилна обратна връзка, а в 4 - вербална обратна връзка (от терапевти или автоматични системи). Само едно проучване сравнява ефектите от обратна връзка със сходно информационно съдържание, предоставена чрез различни сензорни модалности, и установява, че визуалната и тактилната обратна връзка водят до сходно намаляване на компенсаторните движения.

Валентност: Деветнадесет проучвания включват обратна връзка, показваща неуспешно изпълнение на задачата (отрицателна валентност), 14 проучвания използват обратна връзка, показваща успешно изпълнение на задачата (положителна валентност), а 8 проучвания предоставят обратна връзка за изпълнението с неутрална валентност, например точков резултат, без да го определят като добър или лош. В едно проучване е направена директна съпоставка между положителната и отрицателната валентна обратна връзка, като е установено, че макар и двете да подобряват усвояването на двигателното обучение, само положителната обратна връзка подобрява запазването.

Време: Петнадесет проучвания осигуряват непрекъсната обратна връзка по време на движенията, а други 15 проучвания осигуряват крайна обратна връзка в края на движенията. В едно от проучванията не е уточнено времето на обратната връзка. Само две проучвания споменават забавянето на крайната обратна връзка: Fruchter et al. съобщават за 3-4 секундно забавяне, а Widmer et al. налагат 1-секундно забавяне в контролното състояние, за да намалят ефикасността на обратната връзка. Нито едно проучване не е променяло конкретно времето на обратната връзка, като същевременно е контролирало други характеристики на обратната връзка.

Планиране: Двадесет и две проучвания предоставиха обратна връзка за всяко движение или възможност за обратна връзка при всяко движение. В три проучвания е използвана слаба обратна връзка, като честотата на обратната връзка е намалявана постепенно с течение на времето. Две проучвания предоставиха периодична обобщена обратна информация за използването на горните крайници в ежедневието. В едно от проучванията е използван алгоритъм с дърво на решенията, за да се определи кога да се предостави обратна връзка. В две проучвания не е уточнена честотата на обратната връзка. Нито едно проучване не е променяло конкретно графика на обратната връзка, като е контролирало други фактори.

Мотивационни елементи: Две проучвания свързват паричните награди с обратна връзка за изпълнението, а едно проучване използва парично наказание. Единадесет проучвания включват игрово оценяване, а пет проучвания използват виртуална или добавена реалност. В две проучвания обратната връзка се предоставя чрез музикални стимули, а в едно проучване се използва социално сравнение под формата на списък с високи резултати. Четири проучвания сравняват условията за обратна връзка с различни мотивационни елементи, като например парични стимули, игрово оценяване и сложни мултисензорни стимули. Тези проучвания показват, че добавянето на мотивационни елементи подобрява двигателното обучение и възстановяването след инсулт. Обикновеното точкуване в играта и стимулите от виртуалната реалност подобриха кинематиката на достигане, докато по-сложно игрово преживяване, съчетано с парични награди, доведе до клинични резултати, които значително надхвърлят минималните клинично значими разлики.

Въпроси и размисли

В разгледаните проучвания липсват последователни критерии за подбор на участниците, особено по отношение на когнитивните увреждания. Повечето от тях изключват лица с когнитивни разстройства, което оставя критични пропуски в разбирането на това как тези увреждания влияят на интервенциите за обратна връзка. Като се има предвид разнообразието в когнитивните характеристики и характеристиките на инсулта (напр. исхемична срещу хеморагична болест, местоположение на лезията), бъдещите изследвания трябва да стратифицират участниците въз основа на тези фактори, за да се подобри обобщаването и да се проучи дали интервенциите за обратна връзка трябва да се адаптират към специфични профили.

Много проучвания се фокусират единствено върху краткосрочните ефекти от обратната връзка, често в рамките на една сесия, като пренебрегват оценката на запазването и прехвърлянето на двигателното обучение в реални условия. Оценката на дългосрочната ефикасност, като например способността за самостоятелно изпълнение на двигателни задачи в ежедневието, продължава да бъде от решаващо значение. Бъдещите проучвания трябва да дадат приоритет на тестовете за задържане извън клиничната среда, за да се обхванат по-добре значими, трайни резултати.

Въпреки че визуалната и проприоцептивната обратна връзка са обещаващи, дългосрочните им ефекти и способността им да се прехвърлят към функционални ежедневни задачи не са достатъчно проучени. Подобренията в изпълнението на специфични задачи (напр. хващане или протягане) невинаги водят до по-широко функционално възстановяване. В протоколите за рехабилитация трябва да се набляга на задачи, съобразени с целите на пациентите в реалния живот, за да се постигне максимална функционална значимост.

Външната обратна връзка подобрява краткосрочната двигателна активност, но рискува да засили зависимостта и да попречи на дългосрочното възстановяване след инсулт. Необходими са стратегии за предотвратяване на прекомерната зависимост от обратната връзка, за да се насърчи автономният двигателен контрол. Можем да предположим, че един поетапен подход, включващ както външна, така и вътрешна обратна връзка, би могъл да насърчи автономността, като същевременно осигури първоначална подкрепа. Бъдещите изследвания трябва да проучат как да се балансират тези системи за постигане на устойчиви резултати от рехабилитацията.

Говорете с мен като с ботаник

Обобщаването на резултатите е ограничено от несъгласуваните критерии за участниците. В много от проучванията са изключени лица с когнитивни увреждания или не са взети предвид тежестта на инсулта, местоположението на лезията или вида (исхемичен срещу хеморагичен). Този пропуск ограничава разбирането за това как тези фактори влияят върху ефикасността на обратната връзка. Само две проучвания включват когнитивни мерки, което показва значителен пропуск в разглеждането на взаимодействието на когнитивните дефицити с механизмите за обратна връзка.

В проучванията са използвани различни статистически подходи (напр. ANOVA с многократни измервания, t-тестове, регресионни модели), но малкият размер на извадките често намалява статистическата сила. Когато проучванията са недостатъчно мощни, вероятността от грешки от втори тип е по-голяма, което се случва, когато проучването не успява да открие реален ефект, въпреки че такъв съществува. Например интервенция, която действително подобрява двигателното обучение, може да се окаже неефективна, просто защото размерът на извадката е твърде малък, за да разкрие статистически значими разлики. Освен това при много от анализите не са отчетени в достатъчна степен модераторите, като например изходната двигателна функция или когнитивния капацитет, които са от решаващо значение за разбирането на ефективността на обратната връзка. Размерите на ефекта варират в широки граници в различните проучвания, което вероятно отразява по-скоро методологичното разнообразие, отколкото последователни доказателства за ефикасността на обратната връзка.

Послания за извличане на полза

Външната обратна връзка, предоставяна чрез различни модалности (визуални, слухови, тактилни), обещава да подобри двигателната ефективност и да намали компенсаторните движения при рехабилитация след инсулт. Той може незабавно да подобри изпълнението на задачите, като например скоростта, точността и обхвата на движение на ставите. Дългосрочното въздействие върху двигателното обучение и функционалното възстановяване извън клиничната среда обаче остава неясно. Обратната връзка може да помогне за насърчаване на правилното използване на крайниците, но прекалената зависимост може да попречи на развитието на самостоятелен двигателен контрол. Включването на мотивационни елементи, като например игровизация и награди, изглежда подобрява двигателното обучение, но основните механизми остават слабо проучени. Клиницистите трябва да избират терапевтични дейности, които са в тясно съответствие с функционалните цели на пациента, за да подобрят преносимостта на уменията и да оптимизират ефективността на външната обратна връзка. Бъдещите изследвания трябва да се съсредоточат върху персонализирани интервенции, да вземат предвид когнитивните увреждания и да оценят дългосрочната устойчивост на интервенциите с обратна връзка, за да се постигнат максимални резултати при възстановяване след инсулт.

Справка

Palidis, D. J., Gardiner, Z., Stephenson, A., Zhang, K., Boruff, J., & Fellows, L. K. (2024). Използване на външна обратна връзка и възнаграждение за подобряване на двигателното поведение на горния крайник и възстановяване след инсулт : Обхватен преглед. Неврорехабилитация и възстановяване на нервната система. https://doi.org/10.1177/15459683241298262

Научете повече

Подобряване на двигателната функция на ръцете след инсулт