一款定制化的复古视频游戏可能为中风康复提供出人意料的未来路径。在一项新研究中，西北大学科学家开发了一款90年代风格的视频游戏，帮助慢性中风幸存者恢复失去的手臂功能。患者在受损手臂上佩戴一个小型设备，并使用笔记本电脑，通过手臂肌肉完成屏幕上的任务，例如操纵直升机击中移动目标。这种肌肉再训练有助于分离大脑混乱的运动信号，使肌肉能够重新独立工作。
经过六周的游戏疗法，慢性中风幸存者的手臂功能改善程度比对照组高出7.8倍。即使在停止治疗后，他们仍在继续进步。能够在家中玩游戏使患者更容易获得治疗并增加训练次数。
共同通讯作者Marc Slutzky博士表示，参与者每天进行超过300次重复训练，而传统诊所物理治疗通常每周仅能进行3天、每天30次。参与者还表示，游戏使康复过程更加有趣和吸引人。一位参与者在调查问卷中写道："整个体验令人愉快且有帮助。"另一人写道："毫无疑问，我在身体和心理上都从游戏中受益。"
Slutzky说："我们研究这种中风康复方法已有15年，因此听到参与者报告他们正在恢复手臂运动能力，并且这确实帮助了他们的日常生活，是非常令人欣慰的。"Slutzky是西北大学Feinberg医学院神经病学和神经科学教授，也是一名西北医学医师。
该研究发表在《神经康复与神经修复》期刊上。
研究中的患者经历了中度至重度手臂功能障碍（只能轻微移动手臂并伸直肘部），中风发生至少六个月前。平均患者距中风发生6.4年，有些患者甚至已达12年。
目前大多数中风康复关注帮助中风幸存者完成日常任务，这通常导致幸存者补偿受损的手臂功能。例如，全身前倾去拿取物体，而不是仅用手臂去够取。
虽然这种技术有用，但它并不直接旨在改善手臂运动。然而，本研究发现，该疗法改善了参与者在伸手任务中的手臂活动范围，以及他们执行日常活动的能力。
Slutzky表示："我们在这里做了一些不同的事情。我们直接治疗功能障碍，并测量实际手臂改善程度以及执行特定功能的能力。我们发现我们的训练确实导致了他们的改善。"
游戏化康复的工作原理
中风后，大脑的运动信号可能变得紊乱，导致肌肉以不协调的方式激活。这种现象被称为"异常共激活"或"异常耦合"，使中风幸存者难以伸直手臂向前。例如，有人可能试图向前伸直，但肘部弯曲，因为肱二头肌在错误的时间激活。
称为MINT（神经康复肌电接口）的系统由Slutzky神经假体实验室的一名高中生和其他成员设计，用于识别异常耦合的肌肉并重新训练它们独立运动。要玩游戏，中风幸存者在家中或实验室中将小型设备佩戴在受损手臂上。
然后，他们使用每个耦合肌肉的电活动（称为肌电图或EMG）在定制视频游戏中将光标移动到垂直方向。例如，肱二头肌可能将光标向右移动，而三角肌将光标向上移动。当肌肉耦合时，光标会沿对角线移动（向上和向右，就像同时转动Etch-a-Sketch的两个旋钮）。
Slutzky解释道："我们让他们击中离该对角线越来越远的目标，直到他们必须分离肌肉，只能通过激活一个肌肉而不是另一个来击中目标。"肌肉解耦越多，游戏得分越高。
研究实施方法
该研究是一项随机、假对照试验，这是一种严格评估设备真实有效性的测试。试验组织者将59名中风幸存者分为三个实验组和一个假对照组。他们总共训练六周，每天在家玩游戏90分钟，每周五天，在实验室一天。
每个实验组接受了不同类型的训练方案，以学习如何解耦共激活的肌肉。他们首先专注于共激活最多的肌肉，然后转向功能受损较少的肌肉：
- 第一组每次训练两块肌肉，每两周更换肌肉
- 第二组每次训练两块肌肉，每两周更换一次，并要求他们尽可能朝激活肌肉的正确方向移动手臂
- 第三组首先训练两块肌肉，当这两块肌肉解耦后，将第三块肌肉映射到屏幕（三维）中。研究人员每三周更换一次训练的肌肉
- 第四组（假对照）遵循相同时间表，玩一个更简单的游戏，每次只针对一块肌肉，且未收到如何解耦肌肉的指导
Slutzky解释："我们希望假对照组尽可能相似，让他们进行与其它组相似数量的锻炼，以获得这些游戏的动机和锻炼因素，但不给予关键成分，即解耦。"
研究结果分析
研究发现，包括假对照组在内的每个组从基线到训练结束都有所改善，所有实验组的改善程度比假对照组显著高出4.5倍，这是一个临床上重要的数量。科学家还观察到共激活减少程度与运动改善程度之间存在正相关。
三肌肉组在训练结束时比假对照组显著改善了7.8倍，而其他两个实验组则没有达到这一水平。
Slutzky表示："最可能的原因是第三组获得了额外一周的训练时间，针对导致最大功能障碍的肌肉。"
该研究使用沃尔夫运动功能测试来测量这种改善，这是一项计时测试，测量日常活动中的功能，如将手臂抬到桌面上、伸直手臂、折叠毛巾等。科学家观察到实验组参与者完成这些任务的速度有所提高。
他们还观察到实验组参与者在伸手任务中的手臂活动范围有所改善，而假对照组则没有。参与者在停止治疗一个月后，功能仍在继续改善。
未来展望
该团队与西北大学生物电子先驱John A. Rogers合作，正致力于使游戏的可穿戴设备完全无线化。他们还在升级游戏以提高其吸引力。最后，他们计划在中风幸存者的腿部进行测试。
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