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前沿路径。
在一项新研究中，西北大学科学家开发了一种90年代风格的视频游戏，帮助慢性中风患者恢复丧失的手臂功能。患者在受损手臂上佩戴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，例如操控直升机围绕屏幕飞行以击中移动目标。这种肌肉再训练有助于分离大脑不协调的运动信号，使肌肉能够再次独立工作。
经过六周的游戏疗法，慢性中风患者的臂部功能改善程度达到对照组的7.8倍。即使停止治疗后，他们仍持续进步。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。共同通讯作者马可·斯卢茨基博士表示："参与者每天进行超过300次重复训练，而在诊所进行的常规物理治疗中，他们每周可能只进行3天、每天30次。"
参与者还表示，这款游戏使康复过程更加有趣和吸引人。一位参与者在调查回复中写道："整个体验既愉快又有帮助。"另一位则写道："毫无疑问，我在身体和心理上都从游戏中受益。"
"我们已经研究这种中风康复方法15年了，听到参与者报告说他们正在恢复手臂运动能力，并且这真的帮助了他们的日常生活，这非常令人欣慰。"
马可·斯卢茨基博士，西北大学芬伯格医学院神经学和神经科学教授兼西北医学医师
该研究将于6月9日发表在《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（仅能轻微移动手臂并伸展肘部），这些中风发生在研究开始前至少六个月。平均患者距离中风发病已有6.4年，有些甚至已达12年。
目前大多数中风康复治疗侧重于帮助患者完成日常任务，这往往导致患者通过全身补偿来弥补手臂功能障碍。例如，为了够到物体而向前倾身，而不是仅用手臂。虽然这种技术很有用，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，以及执行日常活动的能力。
"我们在这里做的是不同的事情，"斯卢茨基说。"我们直接治疗功能障碍，并测量实际手臂功能的改善程度，而不仅仅是执行某些功能。我们发现我们的条件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。这种被称为"异常共激活"或"异常耦合"的现象，使中风患者难以伸直肘部向前伸展手臂。例如，有人试图向前伸手，但肘部弯曲，因为他们的肱二头肌在错误的时间激活。
这种称为MINT（神经康复肌电接口）的条件训练系统由一名高中生和斯卢茨基神经假体实验室的其他成员设计，能够识别异常耦合的肌肉并重新训练它们独立运动。要玩游戏，中风患者在家中或实验室中将小型设备佩戴在受损手臂上。然后，他们利用每个耦合肌肉的电活动（称为肌电图或EMGs）在定制视频游戏中以垂直方向移动光标。例如，他们的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，光标就会沿对角线移动（向上和向右，就像同时转动"绘图板"上的两个旋钮）。
斯卢茨基说："我们让他们击中离对角线越来越远的目标，直到他们必须分离肌肉，只能通过激活其中一个肌肉而不能激活另一个来击中目标。"肌肉解耦越多，游戏得分就越高。
研究方法
该研究是一项随机、假对照试验，这是一种评估设备真实有效性的严格测试。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。他们总共训练了六周，每天在家玩90分钟游戏，每周五天，在实验室一天。
每个实验组接受不同类型的训练方案，以学习如何解耦其共激活肌肉。他们首先关注共激活最严重的肌肉，然后转向受损较轻的肌肉：
- 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，并被要求尽可能在激活肌肉的正确方向上移动手臂
- 第三组首先训练两块肌肉，当这两块肌肉解耦后，再添加第三块映射到屏幕（3D）的肌肉。研究人员每三周更换一次训练的肌肉
- 第四组（假对照组）遵循相同的时间表，玩一个更简单的游戏，一次只使用一块肌肉，并未收到如何解耦肌肉的指导
斯卢茨基说："我们希望假对照组尽可能与其他组相似，让他们进行与其他组相似数量的锻炼，以获得这些游戏的激励和锻炼因素，但不给他们关键成分，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期间都有所改善，所有实验组的改善程度显著高于假对照组4.5倍，这在临床上具有重要意义。科学家还发现共激活减少的程度与运动改善程度之间存在正相关。在训练结束时，三块肌肉组的改善程度显著高于（7.8倍）假对照组，而另外两个实验组则没有。
斯卢茨基说："第三组改善最多的原因很可能是他们接受了额外一周的训练，针对的是造成最大功能障碍的肌肉。"
该研究使用Wolf Motor Function测试来测量这种改善，这是一种计时测试，用于测量日常活动中的功能，如将手臂抬到桌面、伸直手臂、折叠毛巾等。科学家发现实验组参与者完成这些任务的速度有所提高。他们还发现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，功能仍持续改善。
下一步计划
该团队与西北大学生物电子学先驱约翰·A·罗杰斯一起，正在努力使游戏的可穿戴设备完全无线化。他们还在升级游戏，使其更具吸引力。最后，他们计划将其应用于中风幸存者的腿部。
来自西北大学的阿贝德·霍拉萨尼、辛西娅·戈尔斯基、普拉桑特·普拉卡什和理查德·哈维，以及来自休斯顿大学的金秀玉，是该研究的共同作者之一。
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