Wprowadzenie

Zewnętrzne informacje zwrotne, które odnoszą się do informacji dostarczanych jednostce na temat jej wyników z zewnętrznego źródła (takiego jak trener, terapeuta lub urządzenie technologiczne), odgrywają kluczową rolę w kontroli motorycznej. Wykazano, że poprawia zarówno wydajność, jak i uczenie się u zdrowych osób i osób, które przeżyły udar. Nie ma jednak jasnego konsensusu co do najskuteczniejszych metod jego wdrażania lub konkretnych wyników, które powinny być ukierunkowane.

Badania pokazują, że różne rodzaje informacji zwrotnych - takie jak korekta błędów, nagrody i kary - mogą wpływać na uczenie się motoryczne i neuroplastyczność, w zależności od czynników takich jak modalność sensoryczna, czas i częstotliwość. Informacje zwrotne mogą wpływać na sprawność motoryczną, długoterminowe uczenie się i wybór działań, z których każdy ma kluczowe znaczenie dla powrotu do zdrowia po udarze.

Niniejszy przegląd ma na celu wypełnienie luk w literaturze poprzez zbadanie, w jaki sposób zewnętrzne sprzężenie zwrotne wpływa na funkcje motoryczne kończyn górnych po udarze. Porównuje warunki sprzężenia zwrotnego i bada, w jaki sposób parametry takie jak modalność sensoryczna i motywacja wpływają na powrót do zdrowia, oferując bardziej aktualną i kompleksową analizę sprzężenia zwrotnego w rehabilitacji po udarze.

Metody

Ten przegląd zakresowy był zgodny z wytycznymi PRISMA dla przeglądów systematycznych i metaanaliz. Kwalifikujące się badania obejmowały recenzowane artykuły w języku angielskim z następującymi kryteriami: uczestnikami były osoby dorosłe, które przeżyły udar (w wieku powyżej 18 lat), wykonywały zadania lub terapie obejmujące dotkniętą kończynę górną z zewnętrznym sprzężeniem zwrotnym i obejmowały co najmniej dwie grupy eksperymentalne z różnymi warunkami sprzężenia zwrotnego. Wykluczono badania, które koncentrowały się na zwiększaniu lub zmniejszaniu liczby błędów.

Strategia wyszukiwania, opracowana przez bibliotekarza nauk o zdrowiu, została przeprowadzona w MEDLINE, Embase, PsycInfo i CINAHL. Nie zastosowano żadnych ograniczeń dotyczących daty ani języka. Po deduplikacji w Endnote artykuły zostały sprawdzone przez dwóch niezależnych recenzentów przy użyciu oprogramowania Rayyan. Rozbieżności zostały rozwiązane w drodze dyskusji.

Ekstrakcję danych przeprowadzono przy użyciu standardowego formularza w oprogramowaniu Covidence, z udziałem dwóch niezależnych recenzentów. Wyodrębnione dane obejmowały projekt badania, charakterystykę uczestników (wiek, płeć, typ udaru, lokalizację uszkodzenia itp.), szczegóły interwencji (wykonane zadanie, liczba ruchów), charakterystykę informacji zwrotnych (równoczesne z ruchem, podsumowanie), walencję (bodźce zwrotne dostarczane za dobre lub złe wyniki) oraz wyniki badania (wyniki motoryczne). Dane te zostały podsumowane w tabelach i przeglądach opisowych, koncentrując się na wynikach klinicznych, sprawności motorycznej (natychmiastowe zmiany w funkcji motorycznej w odpowiedzi na informację zwrotną), uczeniu się motorycznym (zmiany w sprawności motorycznej mierzone przy braku informacji zwrotnej po wielokrotnym ćwiczeniu określonego zadania) oraz wyborze działania (zwiększone użycie dotkniętej kończyny górnej lub zmniejszone użycie kompensacyjnych wzorców ruchowych).

Wyniki

Proces wyszukiwania i sprawdzania:

Z 4 139 rekordów usunięto 1 799 duplikatów, a 2 213 rekordów wykluczono podczas wstępnej weryfikacji. Przejrzano 127 pełnotekstowych artykułów, w wyniku czego włączono 30 badań. Dwie publikacje zostały zgrupowane jako jedno badanie do analizy.

Charakterystyka badania:

Piętnaście badań wykorzystywało projekty międzygrupowe, przy czym 13 z nich to randomizowane badania kontrolowane (RCT). Wielkość próby w tych badaniach wahała się od 11 do 45 uczestników. Ponadto w trzynastu badaniach zastosowano projekty wewnątrzuczestniczące, z próbami o wielkości od 5 do 43. Większość uczestników tych badań stanowili pacjenci z udarem, w tym osoby z udarem niedokrwiennym, krwotocznym lub nieokreślonym typem udaru.

Charakterystyka kliniczna:

Charakterystyka kliniczna uczestników poszczególnych badań była zróżnicowana. Dwa badania koncentrowały się wyłącznie na udarze niedokrwiennym, podczas gdy 14 obejmowało zarówno pacjentów z udarem niedokrwiennym, jak i krwotocznym. W 13 badaniach nie określono typu udaru, a w 22 badaniach nie podano obszaru naczyniowego udaru. W przypadku tych, którzy to zrobili, dotknięte obszary obejmowały tętnicę środkową mózgu, tętnicę przednią mózgu, krążenie przednie i tylne oraz udary lakunarne. Siedem badań obejmowało zarówno zmiany korowe, jak i podkorowe, podczas gdy 22 nie określały typu zmiany. W żadnym badaniu nie badano związku między charakterystyką uszkodzenia a efektami sprzężenia zwrotnego.

Czas trwania udaru wahał się od ostrego (poniżej dwóch tygodni) w czterech badaniach, wczesnego podostrego (od 2 tygodni do 3 miesięcy) w 12 badaniach, późnego podostrego (od 3 do 6 miesięcy) w 10 badaniach i przewlekłego (powyżej 6 miesięcy) w 20 badaniach. W jednym badaniu nie określono czasu trwania udaru, a w żadnym z badań nie analizowano, w jaki sposób przewlekłość może wiązać się z wynikami.

Jeśli chodzi o zaburzenia poznawcze, 12 badań wykluczyło uczestników z funkcjami poznawczymi poniżej określonego progu (MMSE lub MoCA), a 13 wykluczyło osoby z afazją. Dziewięć badań wykluczyło uczestników z zaniedbaniem, a tylko dwa badania uwzględniały funkcje poznawcze jako część analizy. Cirstea i wsp. stwierdzili, że większe upośledzenie funkcji poznawczych wiązało się z gorszym uczeniem się motorycznym, szczególnie w zadaniach wymagających werbalnej informacji zwrotnej. Quattrocchi i wsp. kontrolowali funkcje poznawcze, ale nie zgłosili ich wpływu na wyniki.

Efekty informacji zwrotnej:

Wyniki kliniczne: Dziewięć badań wykazało znaczący wpływ informacji zwrotnej na wyniki kliniczne. Zgodnie z modelem ICF osiem badań wykazało wpływ na funkcje i struktury ciała, siedem na aktywność, a trzy na uczestnictwo. Ruchy wykonywane podczas zadań rehabilitacyjnych były zróżnicowane, od trójwymiarowego sięgania do bardziej złożonych zadań funkcjonalnych, takich jak nalewanie wody lub czesanie włosów. Informacje zwrotne zazwyczaj dotyczyły konkretnych aspektów ruchu, w tym dokładności, szybkości, zakresu ruchu, kinematyki kończyn górnych, kinematyki tułowia i wytwarzania siły.

Jednak wielkość efektów była różna, a tylko cztery badania wykazały korzyści, które przekroczyły ustalone progi minimalnych klinicznie istotnych różnic. Brak spójnych wielkości efektów można przypisać małej liczebności próby, heterogeniczności interwencji i brakowi minimalnych klinicznie istotnych szacunków różnic dla kilku miar wyników.

Wydajność: Pięć badań wykazało, że sprzężenie zwrotne poprawiło wydajność motoryczną, w szczególności zwiększając szybkość, dokładność i jakość ruchów podczas zadań sięgania. Poprawa była natychmiastowa, ale nie zawsze utrzymywała się po usunięciu informacji zwrotnych. Cruz i wsp. stwierdzili, że sprzężenie zwrotne oparte na szybkości i amplitudzie ruchu poprawiło oba czynniki. Durham i wsp. odkryli, że informacje zwrotne wywołujące zewnętrzne skupienie uwagi poprawiły czas trwania ruchu, prędkość i przyspieszenie. Rizzo i wsp. wykazali, że sprzężenie zwrotne pozycji wzroku poprawiło dokładność i czas reakcji.

Nauka motoryczna: W czterech badaniach zbadano wpływ informacji zwrotnej na uczenie się motoryczne, zdefiniowane jako poprawa wykonania zadania oceniana po ćwiczeniach bez informacji zwrotnej. Trzy badania koncentrowały się na ruchach sięgania 3D. Maulucci i Eckhouse odkryli, że informacja zwrotna o odchyleniu trajektorii poprawiła trzymanie się idealnej ścieżki i zmniejszyła oscylacje dłoni. Cirstea i Levin, wraz z Cirstea et al., wykazali, że informacje zwrotne dotyczące wyprostu ramion i łokci poprawiły zakres ruchu stawów i koordynację, podczas gdy informacje zwrotne dotyczące lokalizacji dłoni poprawiły precyzję punktu końcowego. Subramanian i wsp. stwierdzili, że sprzężenie zwrotne w wirtualnej rzeczywistości opartej na grach poprawiło zakres ruchu ramion, ale nie w środowisku fizycznym. Quattrocchi i wsp. odkryli, że informacje zwrotne związane z nagrodami pieniężnymi i karami zwiększały skuteczność uczenia się, przy czym nagrody wspierały tylko zapamiętywanie podczas zadania polegającego na sięganiu do 2D.

Wybór akcji: Pięć badań dotyczyło wpływu sprzężenia zwrotnego na wybór działania, zdefiniowany jako zmiany we wzorcach ruchowych. Cztery badania wykazały, że informacje zwrotne prowadziły do natychmiastowego i krótkoterminowego zmniejszenia ruchów kompensacyjnych podczas prostych zadań sięgania. Na przykład Cai i wsp. odkryli, że audiowizualne sprzężenie zwrotne w wirtualnej rzeczywistości zmniejszyło kompensacyjne ruchy tułowia. Podobnie Douglass-Kirk i in. wykorzystali muzyczne sprzężenie zwrotne, aby zatrzymać się za każdym razem, gdy wykryto ruchy kompensacyjne, co prowadziło do zmniejszenia kompensacji. Inne badania wykazały, że zarówno wizualne, jak i dotykowe sprzężenie zwrotne zmniejszało przemieszczenie tułowia. Ogólnie rzecz biorąc, informacje zwrotne konsekwentnie zmniejszały ruchy kompensacyjne o około 40-50%. Jednak w jednym badaniu przeprowadzonym przez Fruchtera i in. nie stwierdzono redukcji, prawdopodobnie ze względu na złożoność zadania i ręczną kontrolę informacji zwrotnych. Schwerz de Lucena i wsp. stwierdzili, że informacje zwrotne do noszenia zwiększyły użycie rąk, ale nie wykazały różnic w wynikach klinicznych lub użyciu rąk podczas obserwacji.

Charakterystyka informacji zwrotnej:

Modalność: Szesnaście badań wykorzystywało niewerbalne słuchowe informacje zwrotne, 18 badań wykorzystywało niewerbalne wizualne informacje zwrotne, 4 badania wykorzystywały dotykowe informacje zwrotne, a 4 badania wykorzystywały werbalne informacje zwrotne (przekazywane przez terapeutów lub zautomatyzowane systemy). Tylko w jednym badaniu porównano efekty informacji zwrotnych o podobnej zawartości informacyjnej dostarczanych za pośrednictwem różnych modalności sensorycznych i stwierdzono, że wizualne i dotykowe informacje zwrotne prowadziły do podobnego zmniejszenia ruchów kompensacyjnych.

Walencja: Dziewiętnaście badań obejmowało informacje zwrotne wskazujące na nieudane wykonanie zadania (negatywna walencja), 14 badań wykorzystywało informacje zwrotne wskazujące na udane wykonanie zadania (pozytywna walencja), a 8 badań dostarczyło informacji zwrotnych o neutralnej walencji, takich jak wynik punktowy bez określania go jako dobrego lub złego. W jednym z badań bezpośrednio porównano pozytywną i negatywną informację zwrotną, stwierdzając, że chociaż obie poprawiły przyswajanie wiedzy motorycznej, tylko pozytywna informacja zwrotna poprawiła retencję.

Czas: Piętnaście badań zapewniało ciągłą informację zwrotną podczas ruchów, podczas gdy kolejne 15 badań zapewniało końcową informację zwrotną po zakończeniu ruchów. W jednym z badań nie określono czasu przekazania informacji zwrotnej. Tylko dwa badania wspomniały o opóźnieniu końcowej informacji zwrotnej: Fruchter i wsp. zgłosili 3-4-sekundowe opóźnienie, a Widmer i wsp. nałożyli 1-sekundowe opóźnienie w warunkach kontrolnych, aby zmniejszyć skuteczność sprzężenia zwrotnego. Żadne badanie nie różnicowało czasu przekazywania informacji zwrotnych, kontrolując jednocześnie inne cechy informacji zwrotnych.

Planowanie: Dwadzieścia dwa badania zapewniły informację zwrotną dla każdego ruchu lub możliwość informacji zwrotnej przy każdym ruchu. W trzech badaniach zastosowano zanikające informacje zwrotne, stopniowo zmniejszając ich częstotliwość w czasie. Dwa badania zapewniały okresowe podsumowanie informacji zwrotnych na temat używania kończyn górnych w życiu codziennym. W jednym z badań wykorzystano algorytm drzewa decyzyjnego w celu określenia momentu przekazania informacji zwrotnej. W dwóch badaniach nie określono częstotliwości przekazywania informacji zwrotnych. Żadne badanie nie różnicowało harmonogramu informacji zwrotnych, kontrolując jednocześnie inne czynniki.

Elementy motywacyjne: W dwóch badaniach nagrody pieniężne powiązano z informacjami zwrotnymi na temat wyników, a w jednym badaniu zastosowano karę pieniężną. W jedenastu badaniach zastosowano grywalizację, a w pięciu wykorzystano rzeczywistość wirtualną lub rozszerzoną. Dwa badania dostarczyły informacji zwrotnych za pośrednictwem bodźców muzycznych, a jedno badanie wykorzystało porównanie społeczne w formie listy najlepszych wyników. W czterech badaniach porównano warunki udzielania informacji zwrotnej z różnymi elementami motywacyjnymi, takimi jak zachęty pieniężne, punktacja w grach i złożone bodźce multisensoryczne. Badania te wykazały, że dodanie elementów motywacyjnych poprawiło uczenie się motoryczne i powrót do zdrowia po udarze. Prosta punktacja w grach i bodźce wirtualnej rzeczywistości poprawiły kinematykę sięgania, podczas gdy bardziej rozbudowane doświadczenie grywalizacji w połączeniu z nagrodami pieniężnymi doprowadziło do korzyści klinicznych znacznie przekraczających minimalne klinicznie istotne różnice.

Pytania i przemyślenia

W analizowanych badaniach brakuje spójnych kryteriów doboru uczestników, w szczególności w odniesieniu do upośledzenia funkcji poznawczych. Większość wykluczyła osoby z zaburzeniami poznawczymi, pozostawiając krytyczne luki w zrozumieniu, w jaki sposób te upośledzenia wpływają na interwencje zwrotne. Biorąc pod uwagę różnorodność cech poznawczych i udaru (np. niedokrwienny vs. krwotoczny, lokalizacja uszkodzenia), przyszłe badania powinny stratyfikować uczestników w oparciu o te czynniki, aby poprawić uogólnienie i zbadać, czy interwencje zwrotne wymagają dostosowania do określonych profili.

Wiele badań koncentruje się wyłącznie na krótkoterminowych efektach sprzężenia zwrotnego, często w ramach jednej sesji, zaniedbując ocenę retencji i transferu uczenia się motorycznego do rzeczywistych kontekstów. Ocena długoterminowej skuteczności, takiej jak zdolność do samodzielnego wykonywania zadań motorycznych w życiu codziennym, pozostaje kluczowa. Przyszłe badania powinny nadać priorytet testom retencji poza warunkami klinicznymi, aby lepiej uchwycić znaczące, trwałe wyniki.

Podczas gdy wizualne i proprioceptywne sprzężenie zwrotne są obiecujące, ich długoterminowe efekty i zdolność do przenoszenia się na funkcjonalne, codzienne zadania są niedostatecznie zbadane. Poprawa wydajności specyficznej dla zadania (np. chwytanie lub sięganie) niekoniecznie musi przekładać się na szerszą poprawę funkcjonalną. Protokoły rehabilitacji powinny kłaść nacisk na zadania dostosowane do rzeczywistych celów pacjentów, aby zmaksymalizować ich przydatność funkcjonalną.

Zewnętrzne sprzężenie zwrotne poprawia krótkoterminową sprawność motoryczną, ale może sprzyjać uzależnieniu, utrudniając długoterminową regenerację po udarze. Strategie zapobiegające nadmiernemu poleganiu na sprzężeniu zwrotnym są niezbędne do wspierania autonomicznej kontroli motorycznej. Możemy postawić hipotezę, że stopniowe podejście integrujące zarówno zewnętrzne, jak i wewnętrzne informacje zwrotne może promować autonomię, zapewniając jednocześnie początkowe wsparcie. Przyszłe badania powinny zbadać, jak zrównoważyć te systemy w celu uzyskania trwałych wyników rehabilitacji.

Porozmawiaj ze mną jako frajer

Uogólnienie wyników jest ograniczone przez niespójne kryteria uczestników. Wiele badań wykluczało osoby z zaburzeniami poznawczymi lub nie uwzględniało ciężkości udaru, lokalizacji zmian lub typu (niedokrwienny vs. krwotoczny). To niedopatrzenie ogranicza zrozumienie, w jaki sposób te czynniki wpływają na skuteczność informacji zwrotnej. Tylko dwa badania uwzględniały pomiary poznawcze, podkreślając istotną lukę w odniesieniu do tego, w jaki sposób deficyty poznawcze oddziałują na mechanizmy sprzężenia zwrotnego.

W badaniach stosowano różne podejścia statystyczne (np. ANOVA z powtarzanymi pomiarami, testy t, modele regresji), ale małe liczebności prób często ograniczały moc statystyczną. Gdy badania mają zbyt małą moc, istnieje większe prawdopodobieństwo wystąpienia błędów typu II, które występują, gdy badanie nie wykrywa rzeczywistego efektu, mimo że taki istnieje. Na przykład interwencja, która rzeczywiście poprawia uczenie się motoryczne, może wydawać się nieskuteczna tylko dlatego, że wielkość próby była zbyt mała, aby wykazać statystycznie istotne różnice. Ponadto wiele analiz nie uwzględniało w wystarczającym stopniu moderatorów, takich jak wyjściowe funkcje motoryczne lub zdolności poznawcze, które mają kluczowe znaczenie dla zrozumienia skuteczności informacji zwrotnej. Rozmiary efektów różniły się znacznie w poszczególnych badaniach, prawdopodobnie odzwierciedlając różnorodność metodologiczną, a nie spójne dowody na skuteczność sprzężenia zwrotnego.

Przesłania na przyszłość

Zewnętrzne sprzężenie zwrotne, dostarczane za pomocą różnych modalności (wizualnych, słuchowych, dotykowych), jest obiecujące w zwiększaniu wydajności motorycznej i ograniczaniu ruchów kompensacyjnych w rehabilitacji po udarze. Może natychmiast poprawić wydajność zadań, takich jak szybkość, dokładność i zakres ruchu stawów. Jednak długoterminowy wpływ na uczenie się motoryczne i regenerację funkcjonalną poza warunkami klinicznymi pozostaje niejasny. Informacje zwrotne mogą pomóc w zachęcaniu do prawidłowego używania kończyn, ale nadmierne poleganie na nich może utrudniać rozwój autonomicznej kontroli motorycznej. Włączenie elementów motywacyjnych, takich jak grywalizacja i nagrody, wydaje się poprawiać uczenie się motoryczne, ale mechanizmy leżące u jego podstaw pozostają słabo poznane. Lekarze powinni wybierać działania terapeutyczne, które są ściśle powiązane z celami funkcjonalnymi pacjenta, aby zwiększyć możliwość przenoszenia umiejętności i zoptymalizować skuteczność zewnętrznych informacji zwrotnych. Przyszłe badania powinny koncentrować się na spersonalizowanych interwencjach, uwzględniać zaburzenia poznawcze i oceniać długoterminową trwałość interwencji zwrotnych w celu maksymalizacji wyników powrotu do zdrowia po udarze.

Odniesienie

Palidis, D. J., Gardiner, Z., Stephenson, A., Zhang, K., Boruff, J., & Fellows, L. K. (2024). Wykorzystanie zewnętrznego sprzężenia zwrotnego i nagrody w celu poprawy zachowań motorycznych kończyn górnych i powrotu do zdrowia po udarze: A Scoping Review. Neurorehabilitacja i naprawa neuronów. https://doi.org/10.1177/15459683241298262

Dowiedz się więcej

Poprawa funkcji motorycznych dłoni po udarze