阿尔茨海默氏症患者的VR神经接口





想象一下,您正在玩​​一款令人兴奋的计算机游戏,获得了有用的技能,经历了新的关卡,学习了游戏卡,获得了奖励,第二天您再次进入游戏,但是有些技能丢失了,需要再次完成关卡,卡已经变了,有些选择了奖项。您可以恢复失去的成就,再往前走一点,第二天又回滚。每次都是如此。此外,您的回扣逐渐超过了进步-最终,您已经处于起步阶段,不记得自己经历了什么,甚至都不知道该怎么玩。这样的事情发生在现实生活中,被诊断出患有阿尔茨海默氏病(AD)。



阿尔茨海默氏病简介



它是一种神经退行性疾病,其特征在于认知障碍,痴呆症的发展,社交失调和预期寿命的缩短。 AD的病理生理变化始于该疾病的临床证实之前的几年甚至几十年。





电影《记忆日记》中的镜头



老年人更容易患疾病,尽管在极少数情况下,疾病可以更早地显现出来。此外,年龄超过60岁,患此病的可能性就更大。这可能就是为什么人们普遍相信阿尔茨海默氏症会降临到每个人的原因,但并不是每个人都会活着看到它。



起初,该病表现为细微的症状,通常与压力反应或正常衰老相混淆。例如,人们可能会发现难以执行日常任务,或者难以吸收新信息并难以记住。在早期阶段,执行功能问题,例如计划,重点,抽象思维,也可能开始出现。早期AD症状也称为所谓的轻度认知障碍(MCI)。这时,通常会出现冷漠,这是该病最持久的症状。随着时间的流逝,将失去长期记忆,语言和认知功能受损,脑组织破坏,这使患者无法独立存在于周围世界中。





阿尔茨海默氏病脑组织的神经变性



目前尚不清楚阿尔茨海默氏病发作的根本原因是什么,目前尚无治疗方法,甚至尚无法停止该疾病。但是,如果在第一种症状发作之前10年确定了哮喘的易感性,并且开始认知和运动功能的进一步发展,则有可能显着延长精神健全者的寿命并减轻疾病的表现!这里的问题立即出现:如何提前诊断AD发展的可能性,之后该怎么办?



神经生理学方法



神经生理学方法越来越受到关注,这些方法允许在功能障碍水平上早于其他人或患者本人注意到之前就检测出功能障碍。因此,近年来的神经生理学研究表明,大脑对所呈现的声音刺激的反应变化-事件相关电位(ERP)-可以准确地检测出未来10年内AD发生的风险。





ERP注册程序



已知听力损失可能最早发生,并预示着痴呆症的发展。此外,这里还提供了反馈:听力问题越严重,一个人花费更多的精力去辨认并记住这些,这意味着大脑中发生了巨大的结构变化,从而导致了AD的发展。在带有声音刺激的奇异球范式中的研究表明,受试者需要快速而准确地区分两个不同频率的信号,这些研究表明,诸如N100,P200,N200尤其是P300之类的ERP组件的等待时间(潜伏期)增加且幅度减小(您可以阅读有关P300此处),分别在刺激出现后约100、200和300毫秒出现,表明皮质处理功能下降(此处有更多详细信息)这里)违法行为的表现形式之前的十年。此外,使用ERP注册方法的诊断结果显示 灵敏度为87%,特异性为90%,可以认为这是一种相当准确的方法。





带有MCI和BA的P300波形特性的变化



最有趣的是,这样的调查只需花费几分钟,并且非常容易通过。您只需要戴上带电极帽,并在人听不同声音时记录来自大脑的信号。它比进行断层扫描(PETMRI)和认知测试要舒适得多,更轻松和更快,并且作为一种预防方法甚至更好。



BCI康复



神经生理学方法不仅可以检测脑部功能障碍,而且还为他们的有效康复提供了机会。这与现在流行的BCI(脑计算机接口)有关,或者在俄语中与脑计算机接口有关,它们也是神经接口。让我提醒您,该技术基于检测大脑活动的特定信号并将其转换为用于控制各种设备的命令(您可以在此处阅读更多内容)。



BCI已确立其自身能力,成为中风,瘫痪和瘫痪,脑外伤,ADHD,自闭症(包括认知障碍和痴呆)后运动障碍者康复的优秀工具。









与其他康复方法相比,在脑电图上对运动BCI表示进行神经康复具有许多优势:



  • 易于使用(戴上帽子);
  • 高效率;
  • 激活神经可塑性。


但是有很多限制:



  • 一些方法需要时间来学习如何使用它们(动作的表现,节奏);
  • 训练条件远离现实生活中的事件(屏幕上闪烁的图片,船只控制);
  • 诊所中使用的许多系统都会使患者感到不适(湿帽,一堆电极,头发中的凝胶,安装时间长)。


BCI也已显示对阿尔茨海默氏病患者有效。例如,该评论显示了使用ERP和SMR(感觉运动节律)改善注意力,空间定向和短期记忆的认知功能的可能性



VR康复



使用阿尔茨海默氏症的另一种有前途的方法是VR。当然,VR的主要优点是可以自由创建任何环境和控制条件!例如,根据阿尔茨海默氏病最初症状出现之前的早期研究结果,科学家在虚拟博物馆中完成任务时,设法在诊断疾病方面获得了最高的准确性(敏感性100%,特异性98%)。没有恐怖的和令人不愉快的脑脊液采样(腰穿),断层扫描仪(PET和MRI),只是一个VR头盔。





空间定向



培训虚拟商店中的培训



虚拟现实的使用可以非常准确地揭示空间和情景记忆,执行功能和注意力,运动功能和平衡以及日常任务执行情况的早期违规情况。此外,研究表明,VR培训是在各种情况下对用户来说都是简单的游戏任务,可以显着改善AD患者的所有这些功能(您可以在此处阅读)。



人工智能和阿尔茨海默氏症



当然,我们不会绕过这种早期诊断方法,例如使用人工智能(AI)和基于各种模式数据的机器学习。由于他们没有将它们结合起来,因此没有将什么样的数据馈送到算法中进行训练,实际上它们取得了不错的成绩!关于哈布雷的



这篇文章介绍了一项研究,在该研究中,可以使用AI使用PET图像在症状发作前6年识别出98%的疾病发展病例。





PET



扫描中的大脑变化广泛研究了AI在MRI扫描中诊断阿尔茨海默氏病的能力。因此,他们显示出在早期阶段以88%的准确性检测疾病可能性,并且在本研究中AI的准确度为98.9%,确定了疾病进展到阿尔茨海默氏病的患者。



机器学习与EEG数据的结合也不容忽视。在稳定状态下仅几分钟的EEG记录中,I-FAST方法就能以94-98%的准确度区分阿尔茨海默氏症患者和MCI,以及以98.25%的准确率将MCI患者与健康患者区分开。



蛋糕上的樱桃-BCI + VR + AI



现在,让我们想象一下,我们将BCI的所有优势,VR的优势带到了一起,并将其与AI结合到一个系统中!现在,我们可以在任何VR条件下尽早检测到神经退行性变化和神经康复!如果您愿意-从现实生活中重现事件(商店,博物馆,公寓...),如果您愿意-做一些令人兴奋的游戏或任何有助于恢复认知功能的事情。





虚拟现实研究中的神经控制训练



对比BCI在显示器和VR上的有效性,结果显示,与VR结合使用时,用户参与度增加了多达10%,尽管具有相当简单的可视化效果,但已经非常显着。BCI-VR组合已被成功用于中风后SSVEP运动表征的患者,患有胸痛自闭症ADHD的患者,并保持老年人的正常认知水平... VR训练期间的EEG记录还可以实时检测患者的认知功能和情绪反应的变化,使训练适应更舒适,更有效的通过。



虽然从各个角度来看,将BCI,VR和AI结合起来看起来很有希望,但结合这些技术的研究仍然很少。最近,Impulse Neiry开始开发一种快速,便捷和有效的方法来诊断阿尔茨海默氏病,轻度认知障碍,痴呆和早期认知障碍,以及在疾病存在时维持认知和运动功能的训练方法。有计划创建有趣的游戏内容,以在医疗中心和家庭中进行诊断,监视和康复。



你能避免吗?



如果您已经读了那么多书,但是仍然决定不想照顾60-70岁的医务人员,不想了解您的位置以及所有这些人的周围,那么现在您应该通过任何可能的方法积极发展您的认知功能,无论是看书,填字游戏,棋盘游戏还是诸如认知训练之类的更有趣的东西(NeiryCogniFit等)。另外,不要忘记健康饮食以及日常体育锻炼和活动能力。







一切健康,心智多年!



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