Вступ

Зовнішній зворотний зв'язок, який відноситься до інформації, що надається людині про її роботу від зовнішнього джерела (наприклад, тренера, терапевта або технологічного пристрою), відіграє важливу роль в управлінні рухами. Доведено, що він підвищує продуктивність і здатність до навчання як у здорових людей, так і у тих, хто пережив інсульт. Однак немає чіткого консенсусу щодо найефективніших методів її реалізації або конкретних результатів, на які слід орієнтуватися.

Дослідження показують, що різні типи зворотного зв'язку, такі як виправлення помилок, заохочення та покарання, можуть впливати на моторне навчання та нейропластичність, залежно від таких факторів, як сенсорна модальність, час та частота. Зворотний зв'язок може впливати на рухову активність, довготривале навчання та вибір дій, кожен з яких має вирішальне значення для відновлення після інсульту.

Цей огляд має на меті заповнити прогалини в літературі, дослідивши, як зовнішній зворотний зв'язок впливає на рухову функцію верхніх кінцівок після інсульту. Він порівнює умови зворотного зв'язку і досліджує, як такі параметри, як сенсорна модальність і мотивація, впливають на відновлення, пропонуючи більш сучасний і всебічний аналіз зворотного зв'язку в реабілітації після інсульту.

Методи

Цей огляд відповідав настановам PRISMA для систематичних оглядів і мета-аналізів. До розгляду приймалися рецензовані статті англійською мовою, які відповідали наступним критеріям: учасники були дорослими людьми, які пережили інсульт (старше 18 років), виконували завдання або терапію за участю ураженої верхньої кінцівки із зовнішнім зворотним зв'язком, і включали щонайменше дві експериментальні групи з різними умовами зворотного зв'язку. Дослідження, які фокусувалися на збільшенні або зменшенні помилок, були виключені.

Стратегія пошуку, розроблена бібліотекарем з медичних наук, була проведена в базах даних MEDLINE, Embase, PsycInfo та CINAHL. Жодних обмежень щодо дати чи мови не застосовувалося. Після дедуплікації в Endnote статті були перевірені двома незалежними рецензентами за допомогою програмного забезпечення Rayyan. Розбіжності вирішувалися шляхом обговорення.

Вилучення даних здійснювалося за допомогою стандартизованої форми в програмному забезпеченні Covidence за участю двох незалежних рецензентів. Отримані дані включали дизайн дослідження, характеристики учасників (вік, стать, тип інсульту, локалізація ураження тощо), деталі втручання (виконане завдання, кількість рухів), характеристики зворотного зв'язку (паралельно з рухом, підсумок), валентність (стимули зворотного зв'язку, що надаються за хорошу чи погану роботу) та результати дослідження (рухові результати). Ці дані були узагальнені в таблицях та описових оглядах з акцентом на клінічні результати, рухові показники (негайні зміни в руховій функції у відповідь на зворотний зв'язок), моторне навчання (зміни в руховій функції, виміряні за відсутності зворотного зв'язку після багаторазового виконання певного завдання) та вибір дій (збільшення використання ураженої верхньої кінцівки або зменшення використання компенсаторних рухових патернів).

Результати

Процес пошуку та відбору:

З 4 139 записів було видалено 1 799 дублікатів, а 2 213 записів було виключено під час первинного скринінгу. Було проаналізовано 127 повнотекстових статей, в результаті чого було включено 30 досліджень. Для аналізу дві публікації були об'єднані в одне дослідження.

Характеристика дослідження:

П'ятнадцять досліджень використовували міжгруповий дизайн, 13 з них були рандомізованими контрольованими дослідженнями (РКД). Розмір вибірки в цих дослідженнях коливався від 11 до 45 учасників. Крім того, у тринадцяти дослідженнях використовувалися дизайни, що передбачають участь одного учасника, з розміром вибірки від 5 до 43 осіб. Більшість учасників цих досліджень були пацієнтами з інсультом, включаючи осіб з ішемічним, геморагічним або неуточненим типом інсульту.

Клінічні характеристики:

Клінічні характеристики учасників у різних дослідженнях були різними. Два дослідження були зосереджені виключно на ішемічному інсульті, тоді як 14 включали пацієнтів з ішемічним та геморагічним інсультом. У тринадцяти дослідженнях не було вказано тип інсульту, а в 22 дослідженнях не повідомлялося про судинну територію інсульту. У тих, хто це зробив, уражені ділянки включали середню мозкову артерію, передню мозкову артерію, передній і задній кола кровообігу, а також лакунарні інсульти. Сім досліджень включали як кіркові, так і підкіркові ураження, тоді як у 22 дослідженнях тип ураження не уточнювався. Жодне дослідження не вивчало взаємозв'язок між характеристиками ураження та ефектами зворотного зв'язку.

Тривалість інсульту варіювала від гострого (менше двох тижнів) у чотирьох дослідженнях, раннього підгострого (від 2 тижнів до 3 місяців) у 12 дослідженнях, пізнього підгострого (від 3 до 6 місяців) у 10 дослідженнях і хронічного (більше 6 місяців) у 20 дослідженнях. В одному дослідженні не було вказано тривалість інсульту, і в жодному не було проаналізовано, як хронічний перебіг може впливати на результати.

Що стосується когнітивних порушень, то 12 досліджень виключали учасників з когнітивними функціями нижче певного порогу (MMSE або MoCA), а 13 - з афазією. Дев'ять досліджень виключали учасників із занедбаністю, і лише два дослідження включали когнітивну функцію як частину аналізу. Cirstea та ін. виявили, що більші когнітивні порушення пов'язані з гіршим моторним навчанням, особливо в завданнях, що передбачають вербальний зворотний зв'язок. Quattrocchi et al. контролювали когнітивну функцію, але не повідомили про її вплив на результати.

Ефекти зворотного зв'язку:

Клінічні результати: Дев'ять досліджень повідомили про значний вплив зворотного зв'язку на клінічні результати. Згідно з моделлю ICF, вісім досліджень показали вплив на функції та структури організму, сім - на діяльність і три - на участь. Рухи, які виконувалися під час реабілітаційних завдань, були різноманітними, починаючи від тривимірного дотягування до більш складних функціональних завдань, таких як наливання води або розчісування волосся. Зворотний зв'язок зазвичай спрямований на конкретні аспекти руху, включаючи точність, швидкість, амплітуду рухів, кінематику верхніх кінцівок, кінематику тулуба і вироблення сили.

Однак розміри ефектів були різними, і лише чотири дослідження показали переваги, які перевищували встановлені порогові значення для мінімальних клінічно важливих відмінностей. Відсутність узгоджених розмірів ефектів може бути пов'язана з невеликим обсягом вибірки, гетерогенністю втручань та відсутністю мінімальних клінічно важливих оцінок різниці для кількох кінцевих показників.

Виступ: П'ять досліджень показали, що зворотний зв'язок покращує моторну продуктивність, зокрема підвищує швидкість, точність і якість рухів під час виконання завдань. Ці покращення були негайними, але не завжди зберігалися після видалення відгуку. Круз та ін. виявили, що зворотний зв'язок, заснований на швидкості та амплітуді руху, покращує обидва фактори. Дарем та ін. виявили, що зворотний зв'язок, який викликає зовнішній фокус уваги, покращує тривалість, швидкість і прискорення рухів. Ріццо та ін. показали, що зворотний зв'язок щодо положення погляду покращує точність і час реакції.

Моторне навчання: Чотири дослідження вивчали вплив зворотного зв'язку на моторне навчання, що визначається як покращення виконання завдань, оцінених після тренування без зворотного зв'язку. Три дослідження були зосереджені на 3D-рухах з дотягуванням. Маулуччі та Екхаус виявили, що зворотний зв'язок щодо відхилення траєкторії покращує дотримання ідеальної траєкторії та зменшує коливання руки. Cirstea і Levin, а також Cirstea та ін. показали, що зворотний зв'язок на розгинання плеча і ліктя покращує діапазон рухів у суглобах і координацію, а зворотний зв'язок на розташування руки підвищує точність кінцевих точок. Субраманіан та ін. виявили, що зворотний зв'язок у ігровій віртуальній реальності покращує діапазон рухів у плечах, але не у фізичному середовищі. Quattrocchi та ін. виявили, що зворотний зв'язок, пов'язаний з грошовими винагородами та покараннями, покращує навчання, причому винагороди сприяють запам'ятовуванню лише під час виконання 2D-завдань на досягнення мети.

Вибір дії: П'ять досліджень вивчали вплив зворотного зв'язку на вибір дії, який визначався як зміна патернів руху. Чотири дослідження показали, що зворотний зв'язок призводить до негайного і короткочасного зменшення компенсаторних рухів під час виконання простих завдань на дотягування. Наприклад, Cai та ін. виявили, що аудіовізуальний зворотний зв'язок у віртуальній реальності зменшує компенсаторні рухи тулуба. Аналогічно, Дуглас-Кірк та ін. використовували музичний зворотний зв'язок, щоб зупинятися при виявленні компенсаторних рухів, що призводило до зниження компенсації. Інші дослідження показали, що як візуальний, так і тактильний зворотний зв'язок зменшує зміщення тулуба. Загалом, зворотний зв'язок послідовно зменшував компенсаторні рухи приблизно на 40-50%. Однак в одному дослідженні Фрухтера та ін. не було виявлено скорочень, ймовірно, через складність завдання та ручне керування зворотним зв'язком. Schwerz de Lucena та ін. виявили, що носіння зворотного зв'язку збільшило використання рук, але не виявило відмінностей у клінічних результатах або використанні рук під час подальшого спостереження.

Характеристики зворотного зв'язку:

Модальність: У 16 дослідженнях використовувався невербальний слуховий зворотний зв'язок, у 18 - невербальний візуальний зворотний зв'язок, у 4 - тактильний зворотний зв'язок і в 4 - вербальний зворотний зв'язок (або від терапевтів, або від автоматизованих систем). Лише в одному дослідженні порівнювалися ефекти зворотного зв'язку з аналогічним інформаційним контентом, поданим через різні сенсорні модальності, і було виявлено, що візуальний і тактильний зворотний зв'язок призводить до подібного скорочення компенсаторних рухів.

Валенс: Дев'ятнадцять досліджень включали зворотний зв'язок, що вказував на невдале виконання завдання (негативна валентність), 14 досліджень використовували зворотний зв'язок, що вказував на успішне виконання завдання (позитивна валентність), і 8 досліджень надавали зворотний зв'язок з нейтральною валентністю, наприклад, оцінку в балах, не оцінюючи її як хорошу чи погану. В одному дослідженні безпосередньо порівнювали позитивний і негативний зворотний зв'язок і виявили, що, хоча обидва вони покращують засвоєння рухових навичок, лише позитивний зворотний зв'язок покращує їхнє запам'ятовування.

Якраз вчасно: П'ятнадцять досліджень забезпечували безперервний зворотний зв'язок під час рухів, а ще 15 досліджень - кінцевий зворотний зв'язок в кінці рухів. В одному дослідженні не було вказано час надання зворотного зв'язку. Лише у двох дослідженнях згадується про затримку термінального зворотного зв'язку: Fruchter та ін. повідомили про 3-4-секундну затримку, а Widmer та ін. наклали 1-секундну затримку на стан контролю, щоб зменшити ефективність зворотного зв'язку. У жодному дослідженні спеціально не варіювали час зворотного зв'язку, контролюючи при цьому інші характеристики зворотного зв'язку.

Складаю розклад: Двадцять два дослідження передбачали зворотний зв'язок для кожного руху або можливість зворотного зв'язку з кожним рухом. У трьох дослідженнях використовували затухаючий зворотний зв'язок, поступово зменшуючи частоту зворотного зв'язку з плином часу. Два дослідження надали періодичні узагальнені відгуки про використання верхніх кінцівок у повсякденному житті. В одному дослідженні використовувався алгоритм дерева рішень для визначення моменту надання зворотного зв'язку. У двох дослідженнях частота зворотного зв'язку не уточнювалася. Жодне дослідження спеціально не змінювало графік зворотного зв'язку, контролюючи при цьому інші фактори.

Мотиваційні елементи: Два дослідження пов'язували грошову винагороду зі зворотним зв'язком, а одне дослідження використовувало грошове покарання. Одинадцять досліджень включали гейміфікований підрахунок балів, а п'ять досліджень використовували віртуальну або доповнену реальність. У двох дослідженнях зворотний зв'язок забезпечувався за допомогою музичних стимулів, а в одному використовувалося соціальне порівняння у вигляді списку високих оцінок. Чотири дослідження порівнювали умови зворотного зв'язку з різними мотиваційними елементами, такими як грошові заохочення, гейміфіковані бали та складні мультисенсорні стимули. Ці дослідження показали, що додавання мотиваційних елементів покращує моторне навчання та відновлення після інсульту. Прості ігрові бали та стимули віртуальної реальності покращили кінематику досяжності, тоді як більш складний гейміфікований досвід у поєднанні з грошовою винагородою призвів до клінічних успіхів, що значно перевищували мінімальні клінічно важливі відмінності.

Питання та думки

У розглянутих дослідженнях відсутні узгоджені критерії відбору учасників, особливо щодо когнітивних порушень. Більшість з них не включали людей з когнітивними розладами, залишаючи критичні прогалини в розумінні того, як ці порушення впливають на втручання зі зворотним зв'язком. Враховуючи різноманітність когнітивних характеристик інсульту (наприклад, ішемічний чи геморагічний інсульт, локалізація ураження), майбутні дослідження повинні стратифікувати учасників за цими факторами для покращення узагальнюваності та вивчення того, чи потребують втручання зі зворотним зв'язком адаптації до конкретних профілів.

Багато досліджень зосереджуються виключно на короткострокових ефектах зворотного зв'язку, часто в межах одного заняття, нехтуючи оцінкою збереження і перенесення моторного навчання в реальний контекст. Оцінка довгострокової ефективності, наприклад, здатність самостійно виконувати рухові завдання у повсякденному житті, залишається надзвичайно важливою. У майбутніх дослідженнях слід надавати пріоритет тестуванню утримання за межами клінічних умов, щоб краще зафіксувати значущі, довготривалі результати.

Хоча візуальний та пропріоцептивний зворотний зв'язок є багатообіцяючим, їхні довгострокові ефекти та здатність переноситися на функціональні, повсякденні завдання є недостатньо вивченими. Покращення виконання конкретних завдань (наприклад, хапання або дотягування) не обов'язково призводить до більш широкого функціонального відновлення. Реабілітаційні протоколи повинні наголошувати на завданнях, узгоджених з реальними цілями пацієнтів, щоб максимізувати функціональну релевантність.

Зовнішній зворотний зв'язок покращує короткочасну рухову активність, але існує ризик формування залежності, що перешкоджає довготривалому відновленню після інсульту. Стратегії запобігання надмірній залежності від зворотного зв'язку необхідні для сприяння автономному управлінню двигуном. Ми можемо припустити, що поетапний підхід, який включає як зовнішній, так і внутрішній зворотний зв'язок, може сприяти автономії, надаючи при цьому початкову підтримку. Майбутні дослідження повинні вивчити, як збалансувати ці системи для досягнення стійких результатів реабілітації.

Поговоріть зі мною про ботаніку

Узагальненість результатів обмежена через непослідовність критеріїв відбору учасників. Багато досліджень не включали осіб з когнітивними порушеннями або не враховували тяжкість інсульту, локалізацію або тип ураження (ішемічний чи геморагічний). Цей недогляд обмежує розуміння того, як ці фактори впливають на ефективність зворотного зв'язку. Лише два дослідження включали когнітивні показники, що вказує на значну прогалину у вивченні того, як когнітивний дефіцит взаємодіє з механізмами зворотного зв'язку.

У дослідженнях використовувалися різні статистичні підходи (наприклад, ANOVA з повторними вимірами, t-тести, регресійні моделі), але малі розміри вибірок часто ставили під сумнів їхню статистичну достовірність. Коли дослідження недостатньо потужне, існує більша ймовірність помилок типу II, які виникають, коли дослідження не може виявити реального ефекту, незважаючи на те, що він існує. Наприклад, втручання, яке дійсно покращує моторне навчання, може виявитися неефективним просто тому, що розмір вибірки був занадто малим, щоб виявити статистично значущі відмінності. Крім того, у багатьох дослідженнях недостатньо враховувалися такі фактори, як базові моторні функції або когнітивні здібності, які є критично важливими для розуміння ефективності зворотного зв'язку. Розміри ефекту широко варіювалися в різних дослідженнях, що, ймовірно, відображає методологічну різноманітність, а не узгодженість доказів ефективності зворотного зв'язку.

Повідомлення на пам'ять

Зовнішній зворотний зв'язок, що надається за допомогою різних модальностей (візуальних, слухових, тактильних), є перспективним для покращення рухової активності та зменшення компенсаторних рухів у реабілітації після інсульту. Це може негайно покращити виконання завдань, таких як швидкість, точність і діапазон рухів у суглобах. Однак довгостроковий вплив на моторне навчання та функціональне відновлення за межами клінічних умов залишається незрозумілим. Зворотний зв'язок може сприяти правильному використанню кінцівок, але надмірна залежність може перешкоджати розвитку автономного моторного контролю. Включення мотиваційних елементів, таких як гейміфікація та винагороди, здається, покращує моторне навчання, але механізми, що лежать в основі цього, залишаються недостатньо вивченими. Клініцисти повинні обирати терапевтичні заходи, які тісно пов'язані з функціональними цілями пацієнта, щоб покращити передачу навичок та оптимізувати ефективність зовнішнього зворотного зв'язку. Майбутні дослідження повинні бути зосереджені на персоналізованих втручаннях, враховувати когнітивні порушення та оцінювати довгострокову стійкість втручань зі зворотним зв'язком, щоб максимізувати результати відновлення після інсульту.

Посилання

Палідіс, Д. Д., Гардінер, З., Стівенсон, А., Чжан, К., Боруфф, Д., та Феллоуз, Л. К. (2024). Використання зовнішнього зворотного зв'язку та винагороди для покращення рухової поведінки верхніх кінцівок та відновлення після інсульту : Оглядовий огляд. Нейрореабілітація та відновлення нейронів. https://doi.org/10.1177/15459683241298262

Дізнайтеся більше

Покращення рухової функції рук після інсульту