Исследование
Упражнение
3 марта 2025 года
Восстановление после инсульта: Как внешняя обратная связь и вознаграждения управляют усилением моторики верхней конечности
Введение
Внешняя обратная связь, под которой понимается информация, предоставляемая человеку о его результатах из внешнего источника (например, от тренера, терапевта или технологического устройства), играет важную роль в двигательном контроле. Было доказано, что он повышает работоспособность и обучаемость как у здоровых людей, так и у тех, кто пережил инсульт. Однако нет четкого консенсуса относительно наиболее эффективных методов его реализации или конкретных результатов, на которые следует ориентироваться.
Исследования показывают, что различные типы обратной связи - такие как исправление ошибок, поощрения и наказания - могут влиять на обучение моторике и нейропластичность, в зависимости от таких факторов, как сенсорная модальность, время и частота. Обратная связь может повлиять на двигательную активность, долгосрочное обучение и выбор действий, каждый из которых имеет решающее значение для восстановления после инсульта.
Этот обзор призван восполнить пробелы в литературе, изучив, как внешняя обратная связь влияет на двигательную функцию верхней конечности после инсульта. В ней сравниваются условия обратной связи и исследуется, как такие параметры, как сенсорная модальность и мотивация, влияют на восстановление, предлагая более современный и всесторонний анализ обратной связи в реабилитации после инсульта.
Методы
Этот обзор соответствовал рекомендациям PRISMA по проведению систематических обзоров и мета-анализов. В число приемлемых исследований входили рецензируемые статьи на английском языке со следующими критериями: участники были взрослыми людьми, пережившими инсульт (старше 18 лет), выполняли задания или терапию с участием пораженной верхней конечности с внешней обратной связью и включали не менее двух экспериментальных групп с разными условиями обратной связи. Исследования, в которых основное внимание уделялось увеличению или уменьшению ошибок, были исключены.
Стратегия поиска, разработанная библиотекарем по медицинским наукам, проводилась в MEDLINE, Embase, PsycInfo и CINAHL. Никаких ограничений по дате или языку не было. После дедупликации в Endnote статьи были проверены двумя независимыми рецензентами с помощью программы Rayyan. Разногласия решались путем обсуждения.
Извлечение данных проводилось с помощью стандартизированной формы в программе Covidence с участием двух независимых рецензентов. Извлеченные данные включали в себя дизайн исследования, характеристики участников (возраст, пол, тип инсульта, локализация поражения и т.д.), детали вмешательства (выполненное задание, количество движений), характеристики обратной связи (одновременно с движением, краткое содержание), валентность (стимулы обратной связи, подаваемые за хорошее или плохое выполнение) и результаты исследования (двигательные исходы). Эти данные были сведены в таблицы и описательные обзоры, в которых основное внимание уделялось клиническим результатам, двигательным показателям (немедленные изменения в двигательной функции в ответ на обратную связь), моторному обучению (изменения в двигательных показателях, измеренные в отсутствие обратной связи после повторной практики выполнения конкретной задачи) и выбору действий (увеличение использования пораженной верхней конечности или уменьшение использования компенсаторных паттернов движения).
Результаты
Процесс поиска и отсеивания:
Из 4 139 записей было удалено 1 799 дубликатов, а 2 213 записей были исключены при первичном отборе. Было проанализировано 127 полнотекстовых статей, в результате чего было включено 30 исследований. Для анализа две публикации были сгруппированы как одно исследование.
Характеристики исследования:
В пятнадцати исследованиях использовался межгрупповой дизайн, причем 13 из них были рандомизированными контролируемыми исследованиями (РКИ). Размер выборки в этих исследованиях варьировался от 11 до 45 участников. Кроме того, в тринадцати исследованиях использовались внутриучастковые модели, а размер выборки варьировался от 5 до 43. Большинство участников этих исследований составляли пациенты с инсультом, включая людей с ишемическим, геморрагическим или неуточненным типом инсульта.
Клинические характеристики:
Клинические характеристики участников в разных исследованиях были разными. Два исследования были посвящены исключительно ишемическому инсульту, а 14 включали в себя пациентов как с ишемическим, так и с геморрагическим инсультом. В тринадцати исследованиях не был указан тип инсульта, а в 22 исследованиях не сообщалось о сосудистой территории инсульта. У тех, кому это удалось, пораженные участки включали среднюю мозговую артерию, переднюю мозговую артерию, переднее и заднее кровообращение, а также лакунарные инсульты. Семь исследований включали как кортикальные, так и субкортикальные поражения, а в 22 не был указан тип поражения. Ни в одном исследовании не изучалась взаимосвязь между характеристиками поражения и эффектом обратной связи.
Продолжительность инсульта варьировалась от острого (менее двух недель) в четырех исследованиях, раннего подострого (от 2 недель до 3 месяцев) в 12 исследованиях, позднего подострого (от 3 до 6 месяцев) в 10 исследованиях и хронического (более 6 месяцев) в 20 исследованиях. В одном исследовании не была указана продолжительность инсульта, и ни в одном исследовании не анализировалось, как хроническая форма может повлиять на результаты.
Что касается когнитивных нарушений, то 12 исследований исключили участников с когнитивными функциями ниже определенного порога (MMSE или MoCA), а 13 - тех, у кого была афазия. Девять исследований исключили участников с пренебрежением, и только два исследования включали когнитивную функцию как часть анализа. Cirstea et al. обнаружили, что более значительные когнитивные нарушения были связаны с худшим моторным обучением, особенно в заданиях, предполагающих вербальную обратную связь. Quattrocchi et al. контролировали когнитивную функцию, но не сообщили о ее влиянии на результаты.
Эффекты обратной связи:
Клинические исходы: В девяти исследованиях сообщалось о значительном влиянии обратной связи на клинические результаты. Согласно модели ICF, восемь исследований показали влияние на функции и структуры тела, семь - на деятельность и три - на участие. Движения, выполняемые во время реабилитационных заданий, были самыми разнообразными: от трехмерного дотягивания до более сложных функциональных задач, таких как наливание воды или расчесывание волос. Обратная связь обычно нацелена на конкретные аспекты движения, включая точность, скорость, амплитуду движения, кинематику верхних конечностей, кинематику туловища и производство силы.
Однако размеры эффектов были разными, и только четыре исследования показали преимущества, которые превышали установленные пороги минимальных клинически значимых различий. Отсутствие согласованных размеров эффектов может быть связано с небольшим размером выборки, неоднородностью вмешательств и отсутствием оценок минимальных клинически важных различий для нескольких показателей.
Производительность: В пяти исследованиях сообщалось, что обратная связь улучшала двигательную активность, в частности повышала скорость, точность и качество движений во время выполнения заданий на дотягивание. Эти улучшения наступали сразу, но не всегда сохранялись после удаления обратной связи. Круз и др. обнаружили, что обратная связь, основанная на скорости и амплитуде движений, улучшает оба фактора. Дарем и др. обнаружили, что обратная связь, вызывающая внешний фокус внимания, улучшает продолжительность движения, скорость и ускорение. Риззо и др. показали, что обратная связь по положению взгляда улучшала точность и время реакции.
Обучение моторике: В четырех исследованиях изучалось влияние обратной связи на моторное обучение, которое определялось как улучшение в выполнении задания, оцененное после тренировки без обратной связи. Три исследования были посвящены трехмерным движениям дотягивания. Маулуччи и Экхаус обнаружили, что обратная связь при отклонении от траектории улучшает следование идеальной траектории и уменьшает колебания руки. Сирстеа и Левин, а также Сирстеа и др. показали, что обратная связь на разгибание плеча и локтя улучшает диапазон движения сустава и координацию, а обратная связь на расположение руки улучшает точность конечной точки. Субраманиан и др. обнаружили, что обратная связь в игровой виртуальной реальности улучшает амплитуду движения плеча, но не в физической среде. Кваттрокки и др. обнаружили, что обратная связь, связанная с денежными поощрениями и наказаниями, улучшает процесс обучения, причем поощрения поддерживают запоминание только во время выполнения задания по достижению 2D.
Выбор действий: В пяти исследованиях изучалось влияние обратной связи на выбор действия, определяемый как изменение паттерна движения. В четырех исследованиях сообщалось, что обратная связь приводила к немедленному и кратковременному сокращению компенсаторных движений во время выполнения простых задач на дотягивание. Например, Кай и др. обнаружили, что аудиовизуальная обратная связь в виртуальной реальности уменьшает компенсаторные движения туловища. Аналогично, Дуглас-Кирк и др. использовали музыкальную обратную связь, чтобы останавливаться всякий раз, когда обнаруживаются компенсаторные движения, что привело к уменьшению компенсации. Другие исследования показали, что как визуальная, так и тактильная обратная связь уменьшает смещение туловища. В целом обратная связь стабильно снижала компенсаторные движения примерно на 40-50%. Однако в одном исследовании, проведенном Фрухтером и др., снижения не было обнаружено, что, вероятно, объясняется сложностью задания и ручным управлением обратной связью. Шверц де Люсена и др. обнаружили, что носимая обратная связь повысила эффективность использования рук, но не выявила различий в клинических исходах или использовании рук при последующем наблюдении.
Характеристики обратной связи:
Модальность: В 16 исследованиях использовалась невербальная слуховая обратная связь, в 18 - невербальная визуальная, в 4 - тактильная и в 4 - вербальная (либо терапевтами, либо автоматизированными системами). Только в одном исследовании сравнивались эффекты обратной связи с аналогичным информационным содержанием, подаваемой через разные сенсорные модальности, и было обнаружено, что визуальная и тактильная обратная связь приводила к схожему снижению компенсаторных движений.
Валентность: Девятнадцать исследований включали обратную связь, указывающую на неудачное выполнение задания (негативная валентность), 14 исследований использовали обратную связь, указывающую на успешное выполнение задания (позитивная валентность), а 8 исследований давали обратную связь о выполнении задания с нейтральной валентностью, например, в виде оценки в баллах без определения ее как хорошей или плохой. В одном из исследований напрямую сравнивали положительную и отрицательную валентную обратную связь, обнаружив, что, хотя оба варианта улучшали усвоение двигательного навыка, только положительная обратная связь улучшала запоминание.
Время: Пятнадцать исследований обеспечивали непрерывную обратную связь во время движений, а еще 15 - терминальную обратную связь в конце движений. В одном исследовании не было указано время обратной связи. Только в двух исследованиях упоминалось о задержке терминальной обратной связи: Фрухтер и др. сообщили о задержке в 3-4 секунды, а Уидмер и др. ввели 1-секундную задержку в контрольном условии, чтобы снизить эффективность обратной связи. Ни одно исследование не варьировало время обратной связи, контролируя при этом другие характеристики обратной связи.
Расписание: Двадцать два исследования предусматривали обратную связь при каждом движении или возможность обратной связи при каждом движении. В трех исследованиях использовалась блеклая обратная связь, постепенно снижающая частоту обратной связи с течением времени. В двух исследованиях давалась периодическая краткая обратная связь по использованию верхних конечностей в повседневной жизни. В одном исследовании использовался алгоритм дерева решений, чтобы определить момент подачи обратной связи. В двух исследованиях не указывалась частота обратной связи. Ни в одном исследовании не было специально изменено расписание обратной связи при контроле других факторов.
Мотивационные элементы: В двух исследованиях денежные вознаграждения были связаны с обратной связью по результатам работы, а в одном исследовании использовалось денежное наказание. Одиннадцать исследований включали в себя геймифицированный подсчет очков, а в пяти исследованиях использовалась виртуальная или дополненная реальность. В двух исследованиях обратная связь осуществлялась с помощью музыкальных стимулов, а в одном - с помощью социального сравнения в виде списка высоких баллов. В четырех исследованиях сравнивались условия обратной связи с различными мотивационными элементами, такими как денежные стимулы, геймифицированный подсчет очков и сложные мультисенсорные стимулы. Эти исследования показали, что добавление мотивационных элементов улучшало двигательное обучение и восстановление после инсульта. Простой игровой счет и стимулы виртуальной реальности улучшили кинематику дотягивания, а более сложный геймифицированный опыт в сочетании с денежным вознаграждением привел к клиническим достижениям, значительно превышающим минимальные клинически значимые различия.
Вопросы и размышления
В рассмотренных исследованиях отсутствуют последовательные критерии отбора участников, особенно в отношении когнитивных нарушений. Большинство из них исключали людей с когнитивными расстройствами, оставляя критические пробелы в понимании того, как эти нарушения влияют на вмешательства с обратной связью. Учитывая разнообразие когнитивных характеристик и характеристик инсульта (например, ишемический или геморрагический, локализация поражения), будущие исследования должны стратифицировать участников по этим факторам, чтобы улучшить обобщаемость и изучить, нужно ли адаптировать вмешательства с обратной связью к конкретным профилям.
Многие исследования сосредоточены исключительно на краткосрочных эффектах обратной связи, часто в рамках одной сессии, пренебрегая оценкой удержания и переноса двигательного обучения в контекст реального мира. Оценка долгосрочной эффективности, такой как способность самостоятельно выполнять двигательные задачи в повседневной жизни, остается крайне важной. Будущие исследования должны уделять приоритетное внимание проверке удержания за пределами клинических условий, чтобы лучше фиксировать значимые, долговременные результаты.
Хотя визуальная и проприоцептивная обратная связь показывают многообещающие результаты, их долгосрочные эффекты и способность переноситься на функциональные, повседневные задачи недостаточно изучены. Улучшение показателей, связанных с конкретной задачей (например, хватание или дотягивание), не обязательно приведет к более широкому функциональному восстановлению. Реабилитационные протоколы должны делать акцент на задачах, соответствующих реальным целям пациентов, чтобы максимизировать функциональную значимость.
Внешняя обратная связь улучшает краткосрочную двигательную активность, но рискует вызвать зависимость, препятствующую долгосрочному восстановлению после инсульта. Стратегии, предотвращающие чрезмерную зависимость от обратной связи, необходимы для развития автономного моторного контроля. Мы можем предположить, что поэтапный подход, включающий как внешнюю, так и внутреннюю обратную связь, может способствовать развитию автономии, обеспечивая при этом первоначальную поддержку. Будущие исследования должны изучить, как сбалансировать эти системы для достижения устойчивых результатов реабилитации.
Поговори со мной о ботанике
Обобщаемость полученных результатов ограничена непоследовательными критериями участников. Многие исследования исключали людей с когнитивными нарушениями или не учитывали тяжесть инсульта, локализацию поражения или его тип (ишемический против геморрагического). Это упущение ограничивает понимание того, как эти факторы влияют на эффективность обратной связи. Только два исследования включали в себя когнитивные показатели, что указывает на значительный пробел в изучении того, как когнитивные нарушения взаимодействуют с механизмами обратной связи.
В исследованиях использовались различные статистические подходы (например, ANOVA для многократных измерений, t-тесты, регрессионные модели), но малый размер выборки часто подрывал статистическую мощность. Когда у исследований недостаточная мощность, возрастает вероятность ошибок второго типа, которые возникают, когда исследование не обнаруживает реального эффекта, несмотря на его наличие. Например, вмешательство, которое действительно улучшает моторное обучение, может показаться неэффективным просто потому, что размер выборки был слишком мал, чтобы выявить статистически значимые различия. Кроме того, во многих анализах недостаточно учитывались такие модераторы, как исходный уровень двигательной функции или когнитивных способностей, которые крайне важны для понимания эффективности обратной связи. Величина эффекта в разных исследованиях сильно различалась, что, скорее всего, отражает методологическое разнообразие, а не последовательные доказательства эффективности обратной связи.
Напутствия на будущее
Внешняя обратная связь, доставляемая с помощью различных модальностей (визуальной, слуховой, тактильной), показывает перспективность в улучшении двигательной активности и уменьшении компенсаторных движений при реабилитации после инсульта. Он может сразу же улучшить выполнение задач, таких как скорость, точность и диапазон движения суставов. Однако долгосрочное влияние на моторное обучение и функциональное восстановление вне клинических условий остается неясным. Обратная связь может помочь стимулировать правильное использование конечностей, но чрезмерная зависимость может помешать развитию автономного моторного контроля. Включение мотивационных элементов, таких как геймификация и вознаграждения, похоже, улучшает моторное обучение, однако лежащие в основе этого механизмы остаются малоизученными. Клиницистам следует выбирать терапевтические мероприятия, которые тесно связаны с функциональными целями пациента, чтобы повысить переносимость навыков и оптимизировать эффективность внешней обратной связи. Будущие исследования должны сосредоточиться на персонализированных вмешательствах, учитывать когнитивные нарушения и оценивать долгосрочную устойчивость вмешательств с обратной связью, чтобы максимизировать результаты восстановления после инсульта.
Ссылка
Узнай больше
ЗАДАЧА: ПРОЙДИ ТЕСТ, КОТОРЫЙ ПРОВАЛИВАЮТ 75% ФИЗИОТЕРАПЕВТОВ
Ответь на эти 10 коротких вопросов о важнейших знаниях, которые должен знать каждый физиотерапевт, и узнай, набрал ли ты больше баллов.
