Neurale effekter af kortvarrig motorisk indlæring

Studenteropgave: Speciale (inkl. HD afgangsprojekt)

  • Christoffer Gøthgen
  • Mathias Brønd Sørensen
4. semester , Sundhedsteknologi, Kandidat (Kandidatuddannelse)
Motorisk indlæring er vigtigt for den menneskelige overlevelse og er essentiel i forbindelse med rehabilitering af mistet funktion som det ses hos blandt andet hjerneskade patienter. Normalt måles fremgang alene på udførsel og præstation af den færdighed, der udøves, men dette kan til tider være en mangelfuld vurdering. Præstationsfremgang kan være kortvarig og ikke overførbart til andre færdigheder, der minder om den, der er trænet. Forskellige forskere har fundet bedre fastholdelse af ny-indlærte motoriske evner, hvis træningen varierer inden for træningssessionen, også selvom der opnås en hurtigere præstationsfremgang inden for træningssessionen ved at holde træningen simpel. Med dette in mente er der derfor brug for metoder, hvormed effekten af træningen kan vurderes udover selve præstationsfremgangen. Det ville kunne give en ekstra dimension af træningsevaluering til brug i rehabilitering til at kunne vurdere hvornår patienter har trænet tilstrækkeligt, eller det ville kunne bruges til at vurdere hvornår en kirurg er klar til at udføre operationer på mennesker. Derfor var formålet med dette projekt at undersøge muligheder for at kvantificere motorisk indlæring ved hjælp af egenskaber fra elektriske signaler fra hjernen (EEG).

19 forsøgspersoner udførte en motorisk færdighed ved at klemme på et håndtag til at måle kraft, mens en cursor på en skærm reagerede. Før, undervejs og efter blev EEG opsamlet fra 64 elektroder fordelt over hovedet samt muskelsignaler (EMG) fra underarmen. For at se om den motoriske træning havde effekt blev data fra forsøget analyseret og statistisk sammenlignet fra start-sessionen til slut-sessionen. Der blev udvalgt en række neurale signalegenskaber fra forskellige
begivenheder i det elektriske hjerne- og muskelsignal. Et par sekunder før en bevægelse udføres kan der optages et forberedelsessignal, der gradvist falder i amplitude indtil bevægelsen udføres (movement related cortical potential, MRCP). For at karakterisere dette, blev det underinddelt i den initiierende del (bereitschafts potential, BP), den følgende del, hvor gradienten bliver mere negative (negative slope, NS’) og selve bevægelsespotentialet (movement potential, MP). Ydermere sker der en desynkronisering (event-related desynchronization, ERD) og efterfølgende synkronisering (event-related synchronization, ERS) i neuronaktiviteten ved bevægelsesforberedelse og selve bevægelsen. Derudover blev der undersøgt hvorvidt, der var kohærens i frekvensaktiviten mellem hjerne og muskel, og hvorledes det ændres, og hvorvidt hjernebølger i hvile med åbne og lukkede øjne blev påvirket af den motoriske træning. Forsøgspersonerne viste en forbedring i de motoriske færdigheder, ved at lave mindre fejl i slutningen af forsøget end i starten. Der var generelt stor variation i data og kun en af de neurale signalegenskaber ændrede sig statistisk signifikant. Der blev således observeret at hjerneaktiviteten
flyttede sig posteriort i beta hjernebølgen mens forsøgspersonerne havde lukkede øjne. Dette kan indikere at motorisk indlæring havde fundet sted, men eftersom ingen af de andre signalegenskaber ændrede sig signifikant, er der stor usikkerhed. Der er brug for mere forskning for at give en nøjagtig vurdering af de mulige neurale ændringer, der kan måles efter kortvarig motorisk træning.
SprogEngelsk
Udgivelsesdato7 jun. 2017
Antal sider102
ID: 259171243