Dołącz do czytelników
Brak wyników

Zdrowie i choroby , Laboratorium

15 grudnia 2015

Rehabilitacja na ekranie

0 372

Połączenie tradycyjnego treningu umysłu ze znaną miłośnikom konsol do gry technologią, pozwalającą ruchami własnego ciała sterować postacią na komputerowym ekranie, może być przełomem w neurorehabilitacji.

Pani Katarzyna ma 60 lat. Przeszła kilka operacji mózgu. Pomimo wieloletniej rehabilitacji wciąż ma problemy poznawcze: osłabioną pamięć i koncentrację, trudności w planowaniu działań, a także w rozwiązywaniu problemów. Cierpi również na częściowy niedowład, porusza się o kulach. Ma też zaburzoną koordynację wzrokowo-ruchową.

Poszukując nowych metod rehabilitacji, pani Katarzyna trafiła m.in. do firmy Titanis, specjalizującej się w technologiach komputerowych pomocnych w rozwoju czy przywracaniu sprawności mózgu. Obecnie Titanis, przy wsparciu instytucji rządowych, pozarządowych i europejskich, prowadzi projekt Neuroforma – pracuje nad stworzeniem programu neurorehabilitacji, który wykorzystuje techniki komputerowe.

POLECAMY

Na jednym ze spotkań pani Katarzyna odbyła serię ćwiczeń, w czasie których równocześnie wykonywała zadania ruchowe i poznawcze mocno angażujące uwagę. Po ich zakończeniu kobieta stanęła równo na nogach – nie udało jej się to po żadnej z wcześ[-]niejszych sesji fizjoterapeutycznych. Co sprawiło, że nagle okazało się to możliwe?

Trening umysłu i ciała
Potoczne stwierdzenie „w zdrowym ciele zdrowy duch” już dawno straciło status jedynie mądrości ludowej – dziś śmiało można o nim mówić jako o prawdzie naukowej. W roku 2013 naukowcy z USA i Kanady, Louis Bherer, Kirk Erickson oraz Teresa Liu-Ambrose, zestawili kilkadziesiąt dostępnych badań naukowych dotyczących związku między aktywnością fizyczną a sprawnością umysłową. Okazało się, że zdecydowana większość z nich potwierdza pozytywny wpływ różnego rodzaju aktywności ruchowej na umysł.

Mechanizmy, które to powodują, nie są dziś dokładnie znane. Naukowcy próbują to tłumaczyć redukcją stresu związaną z aktywnością fizyczną czy też lepszym ukrwieniem mózgu wynikającym z aktywności fizycznej. Istnieją również badania wskazujące, że ruch wywołuje ogólne i długotrwałe podniesienie aktywności niektórych struktur mózgowych, a nawet przyczynia się do neurogenezy – powstawania nowych komórek w mózgu.

Nie od dziś wiadomo, że aktywność umysłowa ma pozytywny wpływ na sprawność fizyczną. Aby przyspieszyć proces zdrowienia, kontuzjowanym sportowcom poleca się oglądanie nagrania ze swoich występów, mają też co jakiś czas wyobrażać sobie, że trenują i wykonują konkretne ćwiczenia. Badania amerykańskiej badaczki Renae Smith-Ray z 2013 roku sugerują z kolei możliwość poprawy motoryki u seniorów jedynie dzięki systematycznemu wykonywaniu komputerowych ćwiczeń poznawczych stworzonych przez firmę Posit Science, rozwijających m.in. szybkość przetwarzania informacji oraz pamięć przestrzenną. Po takim dziesięciotygodniowym treningu poznawczym osoby badane wypadały lepiej niż przed treningiem w teście polegającym na jak najszybszym powstaniu z krzesła, przejściu trzech metrów i powrocie do krzesła (ang. Timed Up and Go Test).

Aktywność fizyczna wpływa zatem na formę umysłu, ćwiczenia poznawcze – na sprawność ciała. Tymczasem przez lata pacjenci na jednych zajęciach ćwiczyli z fizjoterapeutą, ekspertem od ciała, na innych z neuro[-]psychologiem, który „pracował” nad ich umysłem. Brakowało narzędzi i pomysłów, jak połączyć trening poznawczy z ruchowym, brakowało też wiedzy, jakie może to przynieść korzyści.

Komputery na odsiecz
Ostatnie kilkanaście lat przyniosło nowe możliwości w zakresie tworzenia zintegrowanego treningu poznawczo-ruchowego dla pacjentów. Nieocenione okazały się przy tym coraz bardziej zaawansowane i powszechne komputery. Na rynku wraz z konsolami do gier pojawiły się tanie, a zarazem bardzo precyzyjne czujniki ruchu, takie jak kamera Kinect czy platforma balansowa Wii Balance Board. W efekcie zaczęły powstawać programy komputerowe wspierające rehabilitację ruchową, często w formie atrakcyjnych, interaktywnych gier, w których steruje się postacią na ekranie, poruszając się pod okiem specjalnej kamery. Przykładami są systemy Gesturetek Health czy Jintronix. Pacjenci mają dziś także dostęp do programów i serwisów internetowych do treningu poznawczego, tzw. brain fitnessu (np. serwisy CogniFit i Lumosity).
Wciąż trudno jednak znaleźć narzędzie, w którym świadomie połączone zostały elementy ćwiczeń poznawczych i ruchowych. Warunki te spełnia system Neuroforma – program komputerowy wspierający neurorehabilitację, który wykorzystuje kamerę połączoną z komputerem.

Na czym to właściwie polega? Wcześniej w czasie rehabilitacji pani Katarzyna stawała przed ścianą lub lustrem i wykonywała sekwencje ćwiczeń ruchowych opisanych w instrukcji. Do ćwiczeń poznawczych – umysłowych – wykorzystywała wspomniany portal Lumosity. Natomiast korzystając z systemu Neuroforma, pacjent staje lub siada naprzeciwko ekranu komputera, na ekranie widzi swoje lustrzane odbicie, a wokół pojawiają się różne obiekty. Pacjent łapie je, przesuwa, usuwa, uderza lub ich unika.

Trening taki ma formę gry komputerowej, zawierającej w swoim scenariuszu zadania ruchowe, połączone z elementami treningu poznawczego, m.in. ćwiczeniem procesów spostrzegania, planowania, uwagi czy pamięci. Jedno z ćwiczeń polega na przykład na próbie złapania uciekającego motyla, który zmienia co chwilę kierunek lotu oraz wtapia się w roje innych owadów, co zmusza do ciągłej wytężonej koncentracji. Rezultaty osiągane przez pacjenta są w tym przypadku uzależnione zarówno od jego sprawności ruchowej, jak i umysłowej.

Ale po co właściwie łączyć ćwiczenia poznawcze i ruchowe? Czy i dlaczego można oczekiwać po tym lepszych efektów i jak właściwie definiujemy „lepsze efekty”?

Transfer umiejętności
Codzienne życie pełne jest sytuacji, w których równocześnie korzystamy z naszych zdolności ruchowych oraz poznawczych. Na przykład kierując samochodem, równocześnie rozmawiamy z pasażerem; przechodząc przez pasy, zastanawiamy się nad zakupami, podczas spaceru z przyjacielem po górach omawiamy trudny problem z pracy... Takie łączenie czynności i procesów myślowych jest dla nas zupełnie naturalne, przebiega automatycznie, bez żadnego wysiłku.

Naukowcy nie od dziś wiedzą, że im warunki eksperymentalne bardziej przypominają te naturalne, z którymi spotykamy się w życiu, tym mniej zniekształcone są osiągane wyniki. Podobnie jest z treningiem umiejętności: jest on tym skuteczniejszy, im bardziej przypomina to, co może wydarzyć się w życiu, im bliższy jest rzeczywistości. Jeśli tak, to łatwiej uzyskać efekt transferu umiejętności – to, czego nauczymy się w ramach treningu (np. odnotowując w pamięci listę słów), wykorzystujemy w życiu (np. zapamiętując listę zakupów).

Ta prawidłowość działa oczywiście w obie strony. Jeśli warunki treningowe są sztuczne, odległe od docelowych, bardzo trudno uzyskać efekt transferu. W tym właśnie upatruje się przyczyn słabego efektu transferu umiejętności przy treningu poznawczym z użyciem wspomnianych systemów typu brain fitness. Opisali to m.in. Amy J. Jak, Adriana M. Seelye oraz Sarah M. Jurick w pracy przeglądowej z 2013 roku, opublikowanej w czasopiśmie „Neuropsychological Reviews” i zespół z Cambridge Adriana M. Owena w 2010 roku w prestiżowym czasopiśmie „Nature”.

System Neuroforma jest próbą zbliżenia sytuacji treningowej do rzeczywistej. Równoczesny trening poznawczy i ruchowy ma zwiększyć szanse na transfer umiejętności nabytych w rehabilitacji do codziennego życia, pełnego przecież sytuacji, w których jednocześnie poruszamy się i „myślimy”.

Automatycznie czy uważnie?
W badaniach naukowych używa się tzw. paradygmatu podwójnego zadania (ang. dual-task paradigm). Jak sugeruje nazwa, jest to zadanie, w którym badany musi jednocześnie wykonywać dwie czynności – np. chodzić i rozwiązywać w pamięci działania matematyczne. W kontekście omawianych wcześniej narzędzi przykładem tego typu zadania może być ćwiczenie komputerowe wymagające zarówno zapamiętywania, jak i wykonywania precyzyjnych ruchów dłońmi.
Zastanówmy się jeszcze przez chwilę, ile uwagi podczas wykonywania takiego „podwójnego” zadania poświęca się na jedną, a ile na drugą czynność? Od czego to zależy? Jak mało uwagi mogę poświęcić jednej części, żeby mimo wszystko wykonać ją poprawnie? Czy wreszcie: jak rozkład uwagi pomiędzy obiema czynnościami w trakcie treningu przekłada się na efekt transferu umiejętności do życia codziennego? Wskazówki do odpowiedzi na te pytania daje nam współczes[-]na wiedza na temat procesów uwagi i automatyzmów.

Dane zadanie wykonywane jest tym bardziej automatycznie, im mniej poświęca mu się uwagi. Badania dowodzą, że łatwo jest wykonywać jednocześnie wiele czynności automatycznych. Jednakże nie jesteśmy w stanie skoncentrować się jednocześnie na kilku rzeczach wymagających wytężonej uwagi, wykonywanych świadomie i nieautomatycznie. Każdy, kto przeszedł kilka etapów nauki gry na instrumencie, wie, jak dużo wysiłku i koncentracji wymaga na początku zagranie najprostszych melodii, a jak proste i automatyczne (!) z czasem staje się granie skomplikowanych utworów, równocześnie śpiewając czy rozmawiając.

Niestety, bywa że czynności wykonywane sprawnie i automatycznie ponownie zaczynają sprawiać nam trudności. Może się tak stać np. w następstwie urazu mózgu. Serene Paul z George Institute for Global Health w Sydney, Galit Yovel z Tel Aviv University i inni badacze pokazują w swoich pracach, że osoby po takim urazie często nie są w stanie jednocześnie
wykonywać czynności poznawczej i ruchowej. Co więcej, w takiej sytuacji zazwyczaj „wybierają” tę pierwszą, kosztem drugiej. Na przykład rozmawiając w trakcie spaceru, poprawnie konstruują wypowiedzi, ale nie są już w stanie pewnie kroczyć, częściej się potykają. Naukowcy doszukują się w tym mechanizmie przyczyn zwiększonej podatności takich osób na upadki.

Trudności w poświęcaniu uwagi wielu czynnościom wykonywanym równocześnie sugerują, że jej zasoby są ograniczone. Zgodnie z teorią zaproponowaną przez Christophera Wickensa, psychologa z University of Michigan, mamy wiele niezależnych „podzasobów” uwagi, a różne zadania konkurują o dany zasób wtedy, kiedy ich wykonanie opiera się na podobnym procesie mentalnym lub procesie wykorzystującym te same sieci neuronalne. Odnieśmy teraz tę koncepcję do wzajemnej relacji myślenia i poruszania się. Okazuje się, że rozdział pomiędzy tymi procesami nie jest tak jednoznaczny i wyraźny, jak mogłoby się wydawać.

Nie tylko ruch
Funkcje związane z ruchem od lat tradycyjnie przypisywane są takim obszarom mózgu, jak móżdżek (ang. cerebellum), jądra podstawy (ang. basal ganglia) czy też dodatkowa kora ruchowa (ang. supplementary motor area, SMA). Badania z ostatnich lat stopniowo zmieniają jednak to przekonanie. Jedno z nich przeprowadził w roku 2014 zespół naukowców z Izraela pod kierunkiem Garry’ego Leismana. Badani na podstawie prezentowanych im symboli mieli przewidywać pogodę. Teoretycznie zadanie było proste: wystarczyło się domyślić, że dany sy...

Ten artykuł dostępny jest tylko dla Prenumeratorów.

Sprawdź, co zyskasz, kupując prenumeratę.

Zobacz więcej

Przypisy