RU2749408C1 - Method for rehabilitation of cognitive functions in patients with focal brain lesions - Google Patents
Method for rehabilitation of cognitive functions in patients with focal brain lesions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2749408C1 RU2749408C1 RU2020134966A RU2020134966A RU2749408C1 RU 2749408 C1 RU2749408 C1 RU 2749408C1 RU 2020134966 A RU2020134966 A RU 2020134966A RU 2020134966 A RU2020134966 A RU 2020134966A RU 2749408 C1 RU2749408 C1 RU 2749408C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- patient
- letter
- patients
- bci
- brain
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 230000003920 cognitive function Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 206010051290 Central nervous system lesion Diseases 0.000 title claims abstract description 6
- 230000003340 mental effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000036642 wellbeing Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 claims description 7
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000012549 training Methods 0.000 description 30
- 230000006870 function Effects 0.000 description 29
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 19
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 13
- 208000006011 Stroke Diseases 0.000 description 11
- 230000001149 cognitive effect Effects 0.000 description 10
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 10
- 208000010877 cognitive disease Diseases 0.000 description 6
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 6
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 6
- 230000003557 neuropsychological effect Effects 0.000 description 6
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 6
- 201000007201 aphasia Diseases 0.000 description 5
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 5
- 230000000763 evoking effect Effects 0.000 description 5
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 5
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 5
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 5
- 230000007177 brain activity Effects 0.000 description 4
- 206010008118 cerebral infarction Diseases 0.000 description 4
- 208000026106 cerebrovascular disease Diseases 0.000 description 4
- 230000004064 dysfunction Effects 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 description 4
- 208000027765 speech disease Diseases 0.000 description 4
- 208000028698 Cognitive impairment Diseases 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 3
- 230000008449 language Effects 0.000 description 3
- 210000003657 middle cerebral artery Anatomy 0.000 description 3
- 230000008450 motivation Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000012552 review Methods 0.000 description 3
- 230000033764 rhythmic process Effects 0.000 description 3
- 208000032382 Ischaemic stroke Diseases 0.000 description 2
- 208000016285 Movement disease Diseases 0.000 description 2
- 208000007542 Paresis Diseases 0.000 description 2
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 2
- 230000003542 behavioural effect Effects 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 208000035475 disorder Diseases 0.000 description 2
- 230000013016 learning Effects 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 210000000337 motor cortex Anatomy 0.000 description 2
- 230000007659 motor function Effects 0.000 description 2
- 230000000926 neurological effect Effects 0.000 description 2
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 2
- 230000003936 working memory Effects 0.000 description 2
- 208000006096 Attention Deficit Disorder with Hyperactivity Diseases 0.000 description 1
- 208000036864 Attention deficit/hyperactivity disease Diseases 0.000 description 1
- 208000007774 Broca Aphasia Diseases 0.000 description 1
- 206010009244 Claustrophobia Diseases 0.000 description 1
- 206010013887 Dysarthria Diseases 0.000 description 1
- 206010061216 Infarction Diseases 0.000 description 1
- 241001473387 Influenza A virus with incomplete names Species 0.000 description 1
- 241001625930 Luria Species 0.000 description 1
- 208000001145 Metabolic Syndrome Diseases 0.000 description 1
- 208000019022 Mood disease Diseases 0.000 description 1
- 208000019430 Motor disease Diseases 0.000 description 1
- 208000030886 Traumatic Brain injury Diseases 0.000 description 1
- 201000000690 abdominal obesity-metabolic syndrome Diseases 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000003935 attention Effects 0.000 description 1
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000002490 cerebral effect Effects 0.000 description 1
- 230000001684 chronic effect Effects 0.000 description 1
- 230000006999 cognitive decline Effects 0.000 description 1
- 230000037410 cognitive enhancement Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- 230000002996 emotional effect Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000002599 functional magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 1
- 206010019465 hemiparesis Diseases 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000000302 ischemic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 1
- 230000003924 mental process Effects 0.000 description 1
- 208000027061 mild cognitive impairment Diseases 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 1
- 230000036651 mood Effects 0.000 description 1
- 238000002610 neuroimaging Methods 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 230000031868 operant conditioning Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 208000019899 phobic disease Diseases 0.000 description 1
- 230000035479 physiological effects, processes and functions Effects 0.000 description 1
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 210000000976 primary motor cortex Anatomy 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000000306 recurrent effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 230000009131 signaling function Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 208000023516 stroke disease Diseases 0.000 description 1
- 230000009529 traumatic brain injury Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/369—Electroencephalography [EEG]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Psychology (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Psychiatry (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnology area
Изобретение относится к области медицины, а именно к нейрореабилитации, и может быть использовано при восстановлении когнитивных функций у больных с очаговыми поражениями головного мозга (ГМ), преимущественно у пациентов, перенесших инсульт и имеющих речевые и двигательные нарушения, а также дефицит нейродинамических компонентов психической деятельности. Способ осуществляют с помощью технологии интерфейсов мозг-компьютер (ИМК).The invention relates to medicine, namely to neurorehabilitation, and can be used to restore cognitive functions in patients with focal brain lesions (GM), mainly in patients who have suffered a stroke and have speech and movement disorders, as well as a deficiency of neurodynamic components of mental activity ... The method is carried out using the technology of brain-computer interfaces (BCI).
Двигательные и речевые нарушения являются одними из наиболее частых инвалидизирующих последствий острого нарушения мозгового кровообращения в левой гемисфере ГМ. Технологии ИМК на волне РЗОО, позволяющие набирать текст без голоса и движений, могут быть важным инструментом социализации таких пациентов и тем самым, помимо прочего, способствовать эффективной реабилитации.Motor and speech disorders are one of the most frequent disabling consequences of acute cerebrovascular accident in the left hemisphere of the brain. BCI technologies on the RZOO wave, which allow typing without voice and movement, can be an important tool for the socialization of such patients and thereby, among other things, contribute to effective rehabilitation.
Уровень техникиState of the art
Известны способы коррекции когнитивных дисфункции (в т.ч. работа с функциями памяти и внимания) с применением современных компьютерных технологий.Known methods for the correction of cognitive dysfunction (including work with the functions of memory and attention) using modern computer technology.
В настоящее время ИМК рассматривают как потенциальный способ когнитивной тренировки на основе биологической обратной связи (Lim, Choon Guan, Xue Wei Wendy Poh, Shuen Sheng Daniel Fung, Cuntai Guan, Dianne Bautista, Yin Bun Cheung, Haihong Zhang, Si Ning Yeo, Ranga Krishnan, and Tih Shih Lee. 2019. ("A Randomized Controlled Trial of a Brain-Computer Interface Based Attention Training Program for ADHD." PLoS ONE 14 (5). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0216225). Yang, Chenguang, Yuhang Ye, Xinyang Li, and Ruowei Wang. 2018. ("Development of a Neuro-Feedback Game Based on Motor Imagery EEG." Multimedia Tools and Applications 77 (12): 15929-49. https://doi.org/10.1007/s11042-017-5168-x.).BCIs are currently considered as a potential method of cognitive training based on biofeedback (Lim, Choon Guan, Xue Wei Wendy Poh, Shuen Sheng Daniel Fung, Cuntai Guan, Dianne Bautista, Yin Bun Cheung, Haihong Zhang, Si Ning Yeo, Ranga Krishnan , and Tih Shih Lee. 2019. ("A Randomized Controlled Trial of a Brain-Computer Interface Based Attention Training Program for ADHD." PLoS ONE 14 (5). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0216225 Yang, Chenguang, Yuhang Ye, Xinyang Li, and Ruowei Wang. 2018. ("Development of a Neuro-Feedback Game Based on Motor Imagery EEG." Multimedia Tools and Applications 77 (12): 15929-49. /doi.org/10.1007/s11042-017-5168-x.).
Известен метод применения ИМК для борьбы со снижением когнитивных функций у пожилых. В пилотном исследовании было показано, что ИМК улучшает функцию памяти и внимания у пожилых испытуемых (Lee, Tib. Shih, Siau Juinn Alexa Goh, Shin Yi Quek, Rachel Phillips, Cuntai Guan, Yin Bun Cheung, Lei Feng, et al. 2013. "A Brain-Computer Interface Based Cognitive Training System for Healthy Elderly: A Randomized Control Pilot Study for Usability and Preliminary Efficacy." PLoS ONE 8 (11). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0079419.). Данный способ разработан с целью улучшения памяти и внимания у здоровых лиц пожилого возраста в рамках работы в ИМК. Тренировка памяти и внимания происходит при использовании игры «парные картинки». Следует отметить, что ИМК, соответствующий этому методу, работает на анализе широкого спектра частот мозга (от 4 до 30 Гц), включая физиологический феномен, также связанный с функцией внимания, а именно - бета-ритм в лобных отведениях.There is a known method of using BCIs to combat cognitive decline in the elderly. In a pilot study, BCI was shown to improve memory and attention function in elderly subjects (Lee, Tib. Shih, Siau Juinn Alexa Goh, Shin Yi Quek, Rachel Phillips, Cuntai Guan, Yin Bun Cheung, Lei Feng, et al. 2013. "A Brain-Computer Interface Based Cognitive Training System for Healthy Elderly: A Randomized Control Pilot Study for Usability and Preliminary Efficacy." PLoS ONE 8 (11). Https://doi.org/10.1371/journal.pone.0079419.) ... This method was developed with the aim of improving memory and attention in healthy elderly people as part of the work in the BCI. Training of memory and attention occurs when using the game "paired pictures". It should be noted that BCIs corresponding to this method work on the analysis of a wide spectrum of brain frequencies (from 4 to 30 Hz), including a physiological phenomenon that is also associated with attention function, namely, the beta rhythm in the frontal leads.
В обоих вышеописанных исследованиях калибровочное задание принципиально отличается от тренировочного, что может повышать нагрузку на оператора ИМК из-за вынужденного переключения с одного типа задачи на другой и необходимости последующего привыкания к целевой задаче. При выполнении новой задачи пациент вынужден заново проходить стадию врабатывания, что увеличивает длительность занятия в целом.In both studies described above, the calibration task is fundamentally different from the training one, which can increase the load on the BCI operator due to the forced switching from one type of task to another and the need for subsequent getting used to the target task. When performing a new task, the patient is forced to go through the training stage again, which increases the duration of the session as a whole.
Описан также эффект влияния биоуправления в среде ИМК по сигналу от первичной моторной коры (M14) на восстановление моторной функции у пациентов с постинсультными нарушениями (Ang, Kai Keng, Karen Sui Geok Chua, Kok Soon Phua, Chuanchu Wang, Zheng Yang Chin, Christopher Wee Keong Kuah, Wilson Low, and Cuntai Guan. 2015. "A Randomized Controlled Trial of EEG-Based Motor Imagery Brain-Computer Interface Robotic Rehabilitation for Stroke." Clinical EEG and Neuroscience 46 (4): 310-20. https://doi.org/10.1177/1550059414522229.). Известный способ направлен на восстановление двигательной функции у пациентов с постинсультным двигательным дефицитом в руке и основан на использовании ИМК для волевой регуляции M1 (моторная кора) при помощи воображения движения. ИМК, соответствующий этому методу, работает на ином, в отличие от заявляемого способа, физиологическом феномене, не связанном напрямую с функцией внимания, а именно, известный метод предполагает изменение мю-ритма в отделах двигательной коры.The effect of the influence of biofeedback in the BCI environment by a signal from the primary motor cortex (M14) on the restoration of motor function in patients with post-stroke disorders has also been described (Ang, Kai Keng, Karen Sui Geok Chua, Kok Soon Phua, Chuanchu Wang, Zheng Yang Chin, Christopher Wee Keong Kuah, Wilson Low, and Cuntai Guan. 2015. "A Randomized Controlled Trial of EEG-Based Motor Imagery Brain-Computer Interface Robotic Rehabilitation for Stroke." Clinical EEG and Neuroscience 46 (4): 310-20. Https: // doi.org/10.1177/1550059414522229.). The known method is aimed at restoring motor function in patients with post-stroke motor deficit in the arm and is based on the use of BCI for volitional regulation of M1 (motor cortex) using imagination of movement. BCI, corresponding to this method, works on a different, in contrast to the claimed method, a physiological phenomenon that is not directly related to the function of attention, namely, the known method involves a change in the mu rhythm in the parts of the motor cortex.
Известен также реализуемый на ПК способ и система для тестирования или тренировки когнитивных функций пользователя (RU 2656557). Группа изобретений позволяет провести тестирование или тренировку когнитивных функций пользователя за счет использования системы для тестирования и/или тренировки визуальных, когнитивных и координационных функций с учетом оценки или определения соответствия (отклонений) линейным или нелинейным суммированием или интегрированием собранных значений по отклонению.There is also known a PC-based method and system for testing or training the user's cognitive functions (RU 2656557). The group of inventions makes it possible to test or train the user's cognitive functions by using the system for testing and / or training visual, cognitive and coordination functions, taking into account the assessment or determination of compliance (deviations) by linear or nonlinear summation or integration of the collected values by the deviation.
К причинам, по которым использование известного способа не дает технических результатов заявляемого изобретения относятся следующие:The reasons why the use of the known method does not give the technical results of the claimed invention include the following:
- данный способ (при наличии игрового элемента) не предполагает использования механизмов биологической обратной связи;- this method (in the presence of a game element) does not imply the use of biofeedback mechanisms;
- способ направлен на совершенствование навыков пользователя в области визуальной, когнитивной и/или зрительной координации движений рук, т.е. усовершенствование моторики;- the method is aimed at improving the user's skills in the field of visual, cognitive and / or visual coordination of hand movements, i.e. improvement of motor skills;
- эффективность работы пациента в рамках данной методики не зависит напрямую от направленного и устойчивого удержания внимания на одном объекте - знаке в течение относительного длительного времени и, вследствие этого, метод не направлен на тренировку функции внимания, как таковой;- the efficiency of the patient's work within the framework of this technique does not directly depend on the directed and stable retention of attention on one object - the sign for a relatively long time and, as a result, the method is not aimed at training the function of attention as such;
- метод не предполагает работу с речевой информацией.- the method does not involve working with speech information.
Наиболее близким к заявляемому способу по совокупности совпадающих существенных признаков является способ коррекции когнитивных нарушений после черепно-мозговой травмы (RU2645243). Выбран в качестве прототипа. В рамках методики больному предоставляют изображения предмета на экране монитора для распознавания изображения. При этом одновременно дополнительно предоставляют ряд изображений других предметов. Больной осуществляет путем узнавания выбор предмета из предоставленных вариантов. При этом применяют комплексную программу нейрореабилитации, состоящую из блоков заданий, каждый из которых способствует преимущественному восстановлению одного из видов афазий: моторной, при которой выделяют два основных ее вида - афферентная и эфферентная; амнестической; акустико-гностической и семантической. Занятия по коррекции проводят в течение не менее 10 дней, 1 раз в день.The closest to the claimed method in terms of the set of overlapping essential features is a method for correcting cognitive impairments after traumatic brain injury (RU2645243). Selected as a prototype. As part of the technique, the patient is provided with images of an object on a monitor screen for image recognition. At the same time, a number of images of other objects are additionally provided. The patient makes the choice of the subject from the options provided by recognition. At the same time, a complex neurorehabilitation program is used, consisting of blocks of tasks, each of which contributes to the predominant restoration of one of the types of aphasia: motor, in which there are two main types of it - afferent and efferent; amnestic; acoustic-gnostic and semantic. Correction classes are carried out for at least 10 days, once a day.
К причинам, по которым использование известного способа - прототипа не дает технических (лечебных) результатов заявляемого изобретения, относятся следующие.The reasons why the use of the known method - the prototype does not provide technical (therapeutic) results of the claimed invention include the following.
- Эффективность работы пациента в рамках способа - прототипа не зависит напрямую от направленного и устойчивого удержания внимания на одном объекте (знаке) в течение относительно длительного времени, и вследствие этого, метод не направлен на тренировку функции внимания, как таковой.- The efficiency of the patient's work within the framework of the method - the prototype does not directly depend on the directed and stable retention of attention on one object (sign) for a relatively long time, and as a result, the method is not aimed at training the function of attention as such.
- В описании способа - прототипа указано, что «Основной лечебный эффект предлагаемого способа относительно других когнитивных функций осуществляется за счет того, что он создан на основе принципа биологической обратной связи, что в значительной степени повышает мотивацию больного к занятиям и увеличивает эффективность процесса реабилитации при острой и хронической церебральной патологии». В то же время, известно, что метод биологической обратной связи (англ. biofeedback) - технология, включающая в себя комплекс исследовательских, немедицинских, физиологических, профилактических и лечебных процедур, в ходе которых человеку посредством внешней цепи обратной связи, организованной преимущественно с помощью микропроцессорной или компьютерной техники, предъявляется информация о состоянии и изменении тех или иных собственных физиологических процессов. (Brown ВВ (January 1, 1975). New mind, new body: Biofeedback; new directions for the mind. ASIN B0006W86JE). Однако, в описании способа-прототипа отсутствуют данные о том, что физиологическая информация от пациента считывалась и предъявлялась пациенту же. Отсутствуют данные о наличии соответствующих устройств: контура «считывание информации от пациента (ЭЭГ, сердечный ритм и т.д.) - предъявление этой информации этому же пациенту», то есть осуществление принципа биологической обратной связи).- In the description of the prototype method, it is indicated that “The main therapeutic effect of the proposed method in relation to other cognitive functions is carried out due to the fact that it is based on the principle of biofeedback, which greatly increases the patient's motivation to exercise and increases the efficiency of the rehabilitation process in acute and chronic cerebral pathology ”. At the same time, it is known that the biofeedback method is a technology that includes a complex of research, non-medical, physiological, preventive and therapeutic procedures, during which a person through an external feedback loop, organized mainly with the help of a microprocessor or computer technology, information is presented about the state and changes of certain own physiological processes. (Brown BB (January 1, 1975). New mind, new body: Biofeedback; new directions for the mind. ASIN B0006W86JE). However, in the description of the prototype method there is no evidence that physiological information from the patient was read and presented to the patient. There is no data on the availability of appropriate devices: the circuit “reading information from the patient (EEG, heart rate, etc.) - presenting this information to the same patient”, that is, the implementation of the principle of biofeedback).
- В способе-прототипе отсутствует взаимодействие «мозг-компьютер».- In the prototype method, there is no brain-computer interaction.
- При использовании способа - прототипа пациент является обычным пользователем ПК, реализующим команды посредством управления мышью, в то время как в заявляемом способе пациент работает в принципиально отличающейся среде - среде ИМК.- When using the method - the prototype, the patient is an ordinary PC user, implementing commands through mouse control, while in the claimed method, the patient works in a fundamentally different environment - the BCI environment.
- При использовании способа - прототипа тренируемой функцией является речевая, в то время как в заявляемом способе - в большей степени функция внимания.- When using the method - the prototype, the trained function is speech, while in the claimed method - to a greater extent the function of attention.
Заявляемое изобретение направлено на решение задачи реабилитации когнитивных функций у пациентов с очаговыми поражениями ГМ.The claimed invention is aimed at solving the problem of the rehabilitation of cognitive functions in patients with focal lesions of GM.
Использование в клинической практике заявляемого способа позволяет достичь нескольких технических (лечебных) результатов:The use of the proposed method in clinical practice makes it possible to achieve several technical (therapeutic) results:
- коррекция нейродинамических параметров работы мозга, его темповых характеристик (скорость выполнения задания, время реакции), показателей работоспособности и продуктивности деятельности (скорость вхождения в задание и переключения от одной задачи к другой, стабильность показателей продуктивности, степень и скорость возникновения явлений утомления);- correction of the neurodynamic parameters of the brain, its tempo characteristics (speed of task completion, reaction time), indicators of working capacity and productivity of activity (speed of entering the task and switching from one task to another, stability of productivity indicators, the degree and speed of occurrence of fatigue phenomena);
- повышение эффективности процесса коррекции когнитивных, в том числе речевых, нарушений у больных с очаговыми поражениями ГМ вследствие ЧМТ или инсульта за счет, в том числе, регуляторного влияния третьего функционального блока мозга;- increasing the efficiency of the process of correcting cognitive, including speech, disorders in patients with focal lesions of GM due to TBI or stroke due, inter alia, to the regulatory influence of the third functional block of the brain;
- универсальность и применимость методики лечебных процедур независимо от степени нарушений функции внимания пациентов;- the versatility and applicability of the method of medical procedures, regardless of the degree of impairment of the patient's attention function;
- возможность регулирования степени нагрузки у каждого конкретного пациента.- the ability to regulate the degree of load for each specific patient.
Основной лечебный эффект заявляемого способа достигается за счет использования технологии ИМК на волне Р300, предполагающей специфическое включение механизмов биообратной связи, тренировку функции внимания, и предусматривающей возможность бесконтактного управления электронно-вычислительными или другими техническими устройствами.The main therapeutic effect of the proposed method is achieved through the use of BCI technology on the P300 wave, which presupposes the specific activation of biofeedback mechanisms, training of attention function, and provides for the possibility of contactless control of electronic computing or other technical devices.
Кроме того, использование в клинической практике заявляемого способа позволяет достичь снижения финансовых и трудовых затрат, связанных с восстановлением пациентов с когнитивными нарушениями вследствие очаговых поражений мозга, за счет использования нейрокоммуникационного комплекса «НейроЧат», разработанного, в частности, для использования в амбулаторно-поликлинических и домашних условиях без помощи специально обученного персонала.In addition, the use of the proposed method in clinical practice makes it possible to achieve a reduction in financial and labor costs associated with the recovery of patients with cognitive impairments due to focal brain lesions, due to the use of the neurocommunication complex "NeuroChat", developed, in particular, for use in outpatient and home conditions without the help of specially trained personnel.
Указанные технические (лечебные) результаты при осуществлении изобретения достигаются за счет того, что также как в известном способе курс реабилитации когнитивных функций у пациентов с очаговыми поражениями ГМ включает предоставление пациенту изображения символа на экране монитора, и распознавание пациентом предоставленного изображения.The specified technical (therapeutic) results in the implementation of the invention are achieved due to the fact that, as in the known method, the course of rehabilitation of cognitive functions in patients with focal lesions of GM includes providing the patient with an image of the symbol on the monitor screen, and the patient's recognition of the provided image.
Особенность заявляемого способа заключается в том, что заданные упражнения пациенты выполняют с использованием нейрокомпьютерной системы для выбора команд на основе регистрации мозговой активности путем бесконтактного управления электронно-вычислительными устройствами с использованием ИМК на волне Р300. Во время терапевтической сессии пациент с установленным прибором регистрации ЭЭГ сидит за столом, на котором располагается монитор и карточка с крупно напечатанным заданным словом.The peculiarity of the proposed method lies in the fact that the given exercises are performed by the patients using a neurocomputer system to select commands based on the registration of brain activity by contactless control of electronic computing devices using BCI on the P300 wave. During a therapeutic session, a patient with an installed EEG recording device sits at a table on which a monitor and a card with a large-printed preset word are located.
Каждая терапевтическая сессия состоит из двух этапов: этап калибровки и этап набора заданного текста.Each therapy session consists of two stages: a calibration stage and a typing stage.
Этап калибровки включает регистрацию реакций ЭЭГ пациента в ответ на кратковременную (около 200 мсек) подсветку отдельных букв русского алфавита на экране компьютера и обнаружении в этих реакциях признака заинтересованности пациента в выборе конкретной буквы в режиме он-лайн. При регистрации реакций ЭЭГ, соответствующей обнаружению интереса пациента к нужной букве, система автоматически включает изображение этой буквы на экране.The calibration stage includes the registration of the patient's EEG reactions in response to a short-term (about 200 ms) illumination of individual letters of the Russian alphabet on the computer screen and the detection in these reactions of a sign of the patient's interest in choosing a particular letter online. When registering EEG reactions corresponding to the detection of the patient's interest in the desired letter, the system automatically turns on the image of this letter on the screen.
Этап набора заданного текста заключается в том, что пациент мысленными усилиями, переводом внимания от буквы к букве набирает на экране текст, не прикасаясь к клавиатуре. Таким образом, пациент набирает на экране предложенные в ходе занятия слова русского языка.The stage of typing a given text consists in the fact that the patient, by mental efforts, by transferring attention from letter to letter, types a text on the screen without touching the keyboard. Thus, the patient types on the screen the words of the Russian language suggested during the lesson.
Каждую терапевтическую сессию проводят в течение не менее 10 дней, 1 раз в день в течение в среднем 45 минут (по самочувствию пациента).Each therapy session is carried out for at least 10 days, once a day for an average of 45 minutes (according to the patient's well-being).
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Распространенным применением ИМК является тренировка нейробиоуправления, при которой один из видов научения человека - оперантное обусловливание - изменяет активность мозга, улучшая внимание, рабочую память и управляющие функции.A common application of BCIs is neurofeedback training, in which one of the types of human learning - operant conditioning - alters brain activity, improving attention, working memory, and executive functions.
В последнее время показана возможность замещения речевой коммуникации на основе технологии ИМК, которая посредством декодирования реакций ЭЭГ на зрительные символы позволяет транслировать намерения человека в команды для набора символов на экране компьютера (Kaplan A.Ya. Neurophysiological foundations and practical realizations of the brain-machine interfaces in the technology in neurological rehabilitation. Human Physiology. 2016. 42 (1): 103-110.).Recently, the possibility of replacing speech communication based on BCI technology has been shown, which, by decoding EEG reactions to visual symbols, allows translating a person's intentions into commands for typing characters on a computer screen (Kaplan A.Ya. Neurophysiological foundations and practical realizations of the brain-machine interfaces in the technology in neurological rehabilitation. Human Physiology. 2016.42 (1): 103-110.).
Наиболее эффективными в этом отношении являются интерфейсы, в которых на основе регистрации ЭЭГ детектируются реакции мозга при предъявлении по очереди каждой буквы алфавита или символов из определенного набора с обнаружением специфического ответа, так называемой волны РЗОО зрительных вызванных потенциалов, на букву, необходимую для набора слова в данный момент. Впервые эта нейроинтерфейсная технология набора текстов, так называемый спеллер, была опубликована в 1988 г. (Farwell L.A., Donchin Е. Talking off the top of your head: toward a mental prosthesis utilizing eventrelated brain potentials. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1988. 70 (6): 510.) и получила название "ИМК-Р300" (Р300 BCI). Однако, в силу несовершенства технических и алгоритмических средств, долгое время этот тип ИМК не обеспечивал нужной скорости и надежности выбора букв или символов и потому оставался невостребованным для широкого применения, в том числе в реабилитационной практике.The most effective in this regard are interfaces, in which, on the basis of EEG registration, brain reactions are detected when each letter of the alphabet or symbols from a certain set is presented in turn, with the detection of a specific response, the so-called RZOO wave of visual evoked potentials, to the letter necessary for typing a word into this moment. For the first time this neurointerface technology of typing, the so-called speller, was published in 1988 (Farwell LA, Donchin E. Talking off the top of your head: toward a mental prosthesis utilizing eventrelated brain potentials. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1988.70 (6 ): 510.) and received the name "IMK-P300" (P300 BCI). However, due to the imperfection of technical and algorithmic means, for a long time this type of BCI did not provide the required speed and reliability of the choice of letters or symbols and therefore remained unclaimed for widespread use, including in rehabilitation practice.
В последние годы в разных лабораториях мира были выполнены новые исследования, позволившие создать прототипы нейроинтерфейсных спеллеров для практического использования в больницах и в бытовых условиях, с целью социализации пациентов с тяжелыми нарушениями речи и движений (Carelli L., Solca F., Faini А., Meriggi P., Sangalli D., Cipresso P., Riva G., Ticozzi N., Ciammola A., Silani V., Poletti B. Brain-Computer Interface for Clinical Purposes: Cognitive Assessment and Rehabilitation. Biomed Res Int. 2017. 2017: 1695290.; Rezeika A., Benda M., Stawicki P., Gembler F., Saboor A., Volosyak I. Brain-Computer Interface Spellers: A Review. BrainSci. 2018. 8(4): E57.).In recent years, in different laboratories of the world, new research has been carried out, which made it possible to create prototypes of neurointerface spellers for practical use in hospitals and in domestic conditions, in order to socialize patients with severe speech and movement disorders (Carelli L., Solca F., Faini A., Meriggi P., Sangalli D., Cipresso P., Riva G., Ticozzi N., Ciammola A., Silani V., Poletti B. Brain-Computer Interface for Clinical Purposes: Cognitive Assessment and Rehabilitation.Biomed Res Int. 2017. 2017: 1695290 .; Rezeika A., Benda M., Stawicki P., Gembler F., Saboor A., Volosyak I. Brain-Computer Interface Spellers: A Review. BrainSci. 2018.8 (4): E57.).
В частности, на основе новых научных разработок в России был создан нейрокоммуникационный комплекс "НейроЧат", с помощью которого пациенты могут без единого движения не только набирать тексты, но и вести дневниковые записи, отправлять и получать почту, активировать команды для заранее определенных сервисных устройств. (Ганин И.П., Каплан А.Я. Интерфейс мозг-компьютер на основе волны Р300: предъявление комплексных стимулов "подсветка + движение". Журн. высш. нерв. деят. им. И.П. Павлова. 2014. 64 (1): 32-40.).In particular, on the basis of new scientific developments in Russia, the neurocommunication complex "NeuroChat" was created, with the help of which patients can not only type texts without a single movement, but also keep diaries, send and receive mail, activate commands for predetermined service devices. (Ganin I.P., Kaplan A.Ya. Brain-computer interface based on the P300 wave: presentation of complex stimuli "illumination + movement". Journal of Higher Nervous Activity named after I.P. Pavlov. 2014. 64 ( 1): 32-40.).
Нейрокоммуникационный комплекс "НейроЧат" был разработан для обеспечения максимальной простоты управления и эргономичности этой коммуникационной ИМК-технологии с целью обеспечения ее доступности пациентам непосредственно в госпитальных и бытовых условиях, с решением целого ряда проблем, которые до настоящего времени затрудняли применение ИМК (Powers J.C., Bieliaieva К., Wu S., Nam C.S. The Human Factors and Ergonomics of P300-Based Brain-Computer Interfaces. Brain Sci. 2015. 5 (3):318-356.).The neurocommunication complex "NeuroChat" was developed to ensure maximum ease of control and ergonomics of this communication BCI technology in order to ensure its accessibility to patients directly in hospital and household conditions, with the solution of a number of problems that hitherto hindered the use of BCI (Powers JC, Bieliaieva K., Wu S., Nam CS The Human Factors and Ergonomics of P300-Based Brain-Computer Interfaces. Brain Sci. 2015.5 (3): 318-356.).
Различные аспекты нейронной активности, в том числе по данным ЭЭГ, связаны с различными когнитивными, поведенческими или эмоциональными состояниями, такими как внимание, память, настроение и т.д., что в среде ИМК позволяет осуществить обратную связь с пользователем. Таким образом, обеспечивая обратную связь в режиме реального времени, ИМК позволяет побудить пользователя изменить эти нейронные маркеры в сторону оптимальных шаблонов, связанных с улучшенной производительностью работы мозга.Various aspects of neural activity, including those based on EEG data, are associated with various cognitive, behavioral, or emotional states, such as attention, memory, mood, etc., which, in the BCI environment, allows for feedback from the user. Thus, by providing real-time feedback, BCIs can induce the user to change these neural markers towards optimal patterns associated with improved brain performance.
Исследования показали, что испытуемый может влиять на определенные частоты электрической активности своего мозга, измеряемые с помощью ЭЭГ, такие как тета, альфа, соотношение альфа/тета, бета, гамма, сенсомоторные ритмы (Angelakis, Efthymios, Stamatina Stathopoulou, Jennifer L. Frymiare, Deborah L. Green, Joel F. Lubar, and John Kounios. 2007. "EEG Neurofeedback: A Brief Overview and an Example of Peak Alpha Frequency Training for Cognitive Enhancement in the Elderly." Clinical Neuropsychologist 21 (1): 110-29. https://doi.org/10.1080/13854040600744839. Gruzelier, John H. 2014. "EEG-Neurofeedback for Optimising Performance. I: A Review of Cognitive and Affective Outcome in Healthy Participants." Neuroscience and Biobehavioral Reviews 44: 124-41. https://doi.Org/10.1016/j.neubiorev.2013.09.015.).Studies have shown that the subject can influence certain frequencies of the electrical activity of their brain, as measured by the EEG, such as theta, alpha, alpha / theta ratio, beta, gamma, sensorimotor rhythms (Angelakis, Efthymios, Stamatina Stathopoulou, Jennifer L. Frymiare, Deborah L. Green, Joel F. Lubar, and John Kounios. 2007. "EEG Neurofeedback: A Brief Overview and an Example of Peak Alpha Frequency Training for Cognitive Enhancement in the Elderly." Clinical Neuropsychologist 21 (1): 110-29. https://doi.org/10.1080/13854040600744839 Gruzelier, John H. 2014. "EEG-Neurofeedback for Optimizing Performance. I: A Review of Cognitive and Affective Outcome in Healthy Participants." Neuroscience and Biobehavioral Reviews 44: 124-41 . https://doi.Org/10.1016/j.neubiorev.2013.09.015.).
Обычная (стандартная) тренировка с нейробиоуправлением представляет собой занятие, на котором пациент многократно повторяет попытки сознательного изменения своих физиологических показателей, ориентируясь на предъявленную на экране «метафору» своего состояния. Биоуправление - технология, связанная с обучением человека осознанному контролю одного или нескольких физиологических параметров. Сигналы биологической природы фиксируются определенными датчиками, усиливаются и предъявляются испытуемому или пациенту в виде доступной «метафоры». В этом качестве может выступать звук, сообщающий об успехе или неуспехе акта саморегуляции, подвижные столбики «термометра» или другие графические изображения, а также развитие игрового сюжета, зависящее от значений целевого показателя. Сегодня в биоуправлении используются разнообразные сигналы, включая: периферическую температуру, параметры дыхания, частоту сердечных сокращений, электромиограмму и активность мозга (ЭЭГ-, фМРТ- или fNIRS-сигнал).Conventional (standard) training with neurofeedback is a lesson in which the patient repeatedly attempts to consciously change his physiological parameters, focusing on the “metaphor” of his state presented on the screen. Biofeedback is a technology associated with teaching a person to consciously control one or more physiological parameters. Signals of a biological nature are recorded by certain sensors, amplified and presented to the subject or patient in the form of an accessible "metaphor". This can be a sound that informs about the success or failure of an act of self-regulation, movable columns of a "thermometer" or other graphic images, as well as the development of a game plot, depending on the values of the target indicator. Today, biofeedback uses a variety of signals, including: peripheral temperature, respiratory parameters, heart rate, electromyogram, and brain activity (EEG, fMRI, or fNIRS signal).
Такая тренировка предусматривает большое количество повторов, монотонна и утомительна. Некоторые участники проходят несколько попыток проб и ошибок во время многих сессий, прежде чем им удается добиться определенного успеха в саморегулировании желаемых мозговых паттернов.This workout is repetitive, monotonous, and tedious. Some participants go through several attempts at trial and error during many sessions before they manage to achieve some degree of success in self-regulating the desired brain patterns.
Тренировка нейробиоуправления на основе ИМК направлена на смягчение этих ограничений и повышение эффективности обучения за счет интеграции нейробиоуправления в увлекательную игровую среду (здесь немаловажную роль играет изменение мотива испытуемого - подача в той или иной степени команды компьютеру, а не просто изменение параметров «метафоры»), а также за счет использования индивидуальных, а не общих, нейромаркеров, извлеченных с помощью методов машинного обучения (Ordikhani-Seyedlar, Mehdi, and Mikhail A. Lebedev. 2019. "Augmenting Attention with Brain-Computer Interfaces." In Brain-Computer Interfaces Handbook, 549-60. https://doi.org/10.1201/9781351231954-28.).BCI-based neurofeedback training is aimed at mitigating these limitations and increasing the learning efficiency by integrating neurofeedback into an exciting game environment (here, changing the subject's motive plays an important role - giving a command to the computer to one degree or another, and not just changing the parameters of the "metaphor"), and through the use of individual, rather than generic, neuromarkers extracted using machine learning methods (Ordikhani-Seyedlar, Mehdi, and Mikhail A. Lebedev. 2019. "Augmenting Attention with Brain-Computer Interfaces." In Brain-Computer Interfaces Handbook , 549-60. Https://doi.org/10.1201/9781351231954-28.).
При использовании заявляемого способа тренировки пациентов в среде ИМК, подразумевается направленное воздействие на речевые домены мозга (буквы - как основной объект управления), что часто является критически важным для пациентов с очаговыми поражениями ГМ, особенно постинсультными, когда одним из самых частых последствий является нарушение речи. В этом заключается отличие от других методик реабилитации (других патологий), в которых с помощью ИМК используется игровая среда.When using the proposed method of training patients in the BCI environment, it means a targeted effect on the speech domains of the brain (letters - as the main object of control), which is often critically important for patients with focal lesions of GM, especially post-stroke, when one of the most frequent consequences is speech impairment ... This is the difference from other rehabilitation methods (other pathologies), in which the game environment is used with the help of BCI.
Отличие заявляемого способа от способа - прототипа состоит в том, что воздействие осуществляют:The difference between the proposed method and the prototype method is that the effect is carried out by:
1) с использованием среды ИМК и связанными с ее применением нейрофизиологическими эффектами;1) using the BCI environment and the neurophysiological effects associated with its use;
2) с помощью демонстрации не предметов, а символов второй сигнальной системы, с которыми пациент производит различные операции (сложение букв в слова, выведение на экран определенных символов) посредством относительно длительного сосредоточения внимания на них. Вторая сигнальная система - специальный тип высшей нервной деятельности человека, система «сигналов», к которой относится и речевая функция.2) by demonstrating not objects, but symbols of the second signal system, with which the patient performs various operations (adding letters into words, displaying certain symbols on the screen) by means of a relatively long focus on them. The second signaling system is a special type of human higher nervous activity, a system of "signals", to which the speech function also belongs.
3) с прямым включением и, соответственно, тренировкой функции внимания (в силу особенности работы ИМК).3) with direct activation and, accordingly, training of attention function (due to the peculiarities of the BCI work).
Тренировки в среде ИМК на волне РЗОО оказывают специфическое воздействие на высшие психические процессы пациента, функцию внимания и речевые домены мозга.Training in the BCI environment on the PZOO wave has a specific effect on the patient's higher mental processes, attention function, and speech domains of the brain.
Благодаря специфике взаимодействия человек-компьютер в среде ИМК включаются механизмы нейробиоуправления, саморегуляции, долгосрочный эффект которых основан на феномене нейропластичности. При осуществлении заявляемого способа предполагается комплексное воздействие на целый ряд взаимодействующих между собой нейронных сетей мозга пациента и оптимизация их как внутри-, так и межсетевой функциональной коннективности. Активируется как правое, так и (чаще пораженное) левое полушарие за счет вовлечения двух подсистем мозга: сети управляющих функций и речевой сети. Включаются механизмы биологической обратной связи, опосредующие гибкость взаимодействия пациента с заданной программной средой, которая проявляется в продолжительности отклика системы на вызванный потенциал РЗОО в структуре ЭЭГ пациента.Due to the specificity of human-computer interaction in the BCI environment, the mechanisms of neurofeedback and self-regulation are activated, the long-term effect of which is based on the phenomenon of neuroplasticity. When implementing the proposed method, a complex effect is assumed on a number of interacting neural networks of the patient's brain and their optimization, both intra- and inter-network functional connectivity. Both the right and (more often affected) left hemispheres are activated due to the involvement of two brain subsystems: the network of executive functions and the speech network. Biofeedback mechanisms are switched on, mediating the flexibility of the patient's interaction with a given software environment, which manifests itself in the duration of the system's response to the evoked potential of the PZOO in the patient's EEG structure.
Уровень сложности заданий неизменен в силу своей природы: начальная эффективность работы в среде ИМК зависит от сохранности нейродинамических компонентов у пациента, после серии тренировок эффективность работы, как правило, растет. У пациентов с более тяжелыми нарушениями функции внимания увеличивается лишь продолжительность адаптации к среде ИМК и продолжительность набора букв на экране. Метод предполагает наличие сохранного буквенного гнозиса.The level of complexity of tasks is unchanged by its nature: the initial efficiency of work in the BCI environment depends on the preservation of the patient's neurodynamic components; after a series of trainings, the work efficiency, as a rule, increases. In patients with more severe disorders of attention function, only the duration of adaptation to the BCI environment and the duration of typing letters on the screen increase. The method assumes the presence of a preserved letter gnosis.
Заявляемый способ, в отличие от других доступных методов тренировки нейробиоуправления, не требует от пользователей проведения нескольких сеансов «проб и ошибок» для разработки стратегии управления функцией сигнала, поскольку РЗОО генерируется легко, естественно и универсально в ответ на целевые стимулы. После относительно короткого этапа калибровки (10-12 минут), задачей которого является сбор данных, пациент может эффективно взаимодействовать с предлагаемым обучающим инструментом.The inventive method, unlike other available methods of training neurofeedback, does not require users to conduct several sessions of "trial and error" to develop a strategy for controlling the signal function, since the PZOO is generated easily, naturally, and universally in response to targeted stimuli. After a relatively short calibration stage (10-12 minutes), the task of which is to collect data, the patient can effectively interact with the proposed training tool.
Новизна изобретения заключается в использовании технологии ИМК на волне Р300 с помощью нейрокомпьютерной системы для выбора команд на основе регистрации мозговой активности (RU 2627075). Использование данной нейрокомпьютерной системы позволяет активизировать управляющие функции мозга, функцию речи, предоставляет возможность тренировки внимания и других составляющих третьего функционального блока мозга, следствием чего является улучшение нейродинамических параметров психической деятельности.The novelty of the invention lies in the use of BCI technology on the P300 wave using a neurocomputer system to select commands based on the registration of brain activity (RU 2627075). The use of this neurocomputer system makes it possible to activate the control functions of the brain, the function of speech, provides an opportunity to train attention and other components of the third functional block of the brain, which results in an improvement in the neurodynamic parameters of mental activity.
Кроме того упражнения в среде ИМК на волне Р300 включают наличие «игрового» компонента, что повышает мотивацию пациентов к ежедневным когнитивным нагрузкам и делает процесс реабилитации более привлекательным, повышая эффективность восстановительного лечения.In addition, exercises in the BCI environment on the P300 wave include the presence of a "play" component, which increases the motivation of patients to daily cognitive loads and makes the rehabilitation process more attractive, increasing the effectiveness of rehabilitation treatment.
Лечебный эффект при использовании заявляемого способа достигается за счет постепенной модуляции реакций мозга пациента в ответ на кратковременную подсветку отдельных букв русского алфавита на экране компьютера и быстром, в течение нескольких секунд, обнаружении в этих реакциях признака заинтересованности пациента в выборе конкретной буквы. Этим ключевым признаком является позитивный компонент вызванных потенциалов - Р300, возникающий примерно через 300 мс от начала подсветки соответствующей буквы. Формирование когнитивного вызванного потенциала Р300, по данным литературы, отражает работу распределенной нейрональной сети и непосредственно связано с реализацией управляющих функций мозга, таких как рабочая память и разные типы внимания и т.д. (Polich J. Updating Р300: an integrative theory of P3a and P3b. Clin Neurophysiol. 2007 Oct; 118(10):2128-48. doi: 10.1016/j.clinph.2007.04.019). Работа в ИМК предполагает тренировку функции внимания, необходимого для осуществления работы в среде ИМК на волне РЗОО; а также включение механизмов биологической обратной связи, опосредующих гибкость взаимодействия пациента с заданной программной средой (преимущественно время отклика системы на вызванный потенциал РЗОО в структуре ЭЭГ пациента).The therapeutic effect when using the proposed method is achieved due to the gradual modulation of the patient's brain responses in response to short-term illumination of individual letters of the Russian alphabet on the computer screen and the rapid, within a few seconds, detection in these reactions of a sign of the patient's interest in choosing a particular letter. This key sign is the positive component of the evoked potentials - P300, which appears approximately 300 ms from the beginning of the illumination of the corresponding letter. The formation of the P300 cognitive evoked potential, according to the literature, reflects the work of a distributed neural network and is directly related to the implementation of executive functions of the brain, such as working memory and different types of attention, etc. (Polich J. Updating P300: an integrative theory of P3a and P3b. Clin Neurophysiol. 2007 Oct; 118 (10): 2128-48. Doi: 10.1016 / J.clinph.2007.04.019). Work in the BCI assumes the training of the function of attention, which is necessary for the implementation of work in the BCI environment on the wave of RZOO; as well as the inclusion of biofeedback mechanisms that mediate the flexibility of the patient's interaction with a given software environment (mainly the response time of the system to the evoked potential of the PZOO in the patient's EEG structure).
Автоматическое обнаружение интереса пациента к нужной букве запускает набор этой буквы на экране, что позволяет пациенту одними только мысленными усилиями, переводом внимания от буквы к букве набирать на экране текст, не прикасаясь к клавиатуре. Для удержания внимания на нужной букве пациенту обычно предлагается подсчитывать про себя число подсветок нужной буквы до тех пор, пока она не напечатается на экране. В случае, если у пациента имеются затруднения со счетом, ему предлагается вместо этого использовать любое короткое слово («да», «ура» и т.д.). Таким образом пациент набирает на экране предложенные в ходе занятия слова русского языка. Занятия по коррекции проводят в течение не менее 10 дней, 1 раз в день в течение в среднем 45 минут (по самочувствию пациента).Automatic detection of the patient's interest in the desired letter starts typing this letter on the screen, which allows the patient to type text on the screen without touching the keyboard with just mental efforts, shifting attention from letter to letter. To maintain attention on the desired letter, the patient is usually asked to count the number of highlights of the required letter until it is printed on the screen. In case the patient has difficulty with counting, he is encouraged to use any short word instead ("yes", "hurray", etc.). Thus, the patient types on the screen the words of the Russian language suggested during the lesson. Correction classes are carried out for at least 10 days, once a day for an average of 45 minutes (according to the patient's well-being).
Показано, что для данной системы при хорошей тренировке управляющих функций достаточно 5-7 подсветок, чтобы автоматическое детектирование выбранной буквы состоялось. Занятия по коррекции когнитивных функций проводят в течение не менее 10 дней, 1 раз в день, с продолжительностью одного занятия не более 1 часа.It is shown that for this system, with a good training of control functions, 5-7 backlights are enough for automatic detection of the selected letter to take place. Classes for the correction of cognitive functions are carried out for at least 10 days, once a day, with the duration of one lesson not exceeding 1 hour.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Способ осуществляется посредством применения среды ИМК на волне Р300, реализованной в нейрокоммуникационном комплексе "НейроЧат".The method is carried out by using the BCI environment on the P300 wave, implemented in the neurocommunication complex "NeuroChat".
Каждая тренировочная сессия состоит из двух этапов: 1. Этап калибровки необходим для адаптации системы ИМК к индивидуальным паттернам ЭЭГ пациента. Система предлагает задание (определенные буквы, на которых должен сконцентрироваться пациент) и, исходя из временных соответствий паттернов ЭЭГ предъявленному заданию, рассчитывает количество ложноположительных и ложноотрицательных срабатываний (существует программно заданный порог). Система сопоставляет продолжительность подсветки определенной буквы, выбранной рандомно и предложенной пациенту для сосредоточения на ней внимания, с событиями на энцефалограмме пациента. На основании этих сопоставлений система определяет индивидуальные особенности ЭЭГ паттернов пациента, что позволяет в дальнейшем, на этапе работы, уже произвольно набирать текст (побуквенно). При успешной калибровке переходят к следующему этапу - этапу работы в ИМК.Each training session consists of two stages: 1. The calibration stage is required to adapt the BCI system to the patient's individual EEG patterns. The system offers a task (certain letters on which the patient should concentrate) and, based on the time correspondence of the EEG patterns to the presented task, calculates the number of false positive and false negative responses (there is a programmed threshold). The system compares the duration of the illumination of a certain letter, chosen at random and offered to the patient to focus on it, with the events on the patient's encephalogram. Based on these comparisons, the system determines the individual characteristics of the patient's EEG patterns, which allows in the future, at the stage of work, to type the text arbitrarily (letter by letter). If the calibration is successful, they proceed to the next stage - the stage of work in the BCI.
Длительность первого этапа, в случае хорошего выполнения пациентом, составляет около 15-ти минут. При успешном завершении этапа калибровки испытуемому предлагается перейти к фазе набора заданного текста. В случае недостаточной точности калибровки, ниже заданного порога, калибровка повторяется до 3-х раз (зависит от возможностей пациента).The duration of the first stage, in case of good performance by the patient, is about 15 minutes. Upon successful completion of the calibration stage, the subject is invited to proceed to the phase of typing the specified text. In case of insufficient calibration accuracy, below a predetermined threshold, the calibration is repeated up to 3 times (depending on the patient's capabilities).
2. Этап набора заданного текста включает произвольный набор текста (слово -существительное в именительном падеже, подобранное врачом из словаря частотности русского языка индивидуально для каждого пациента). Длительность второго этапа не более 1 часа в зависимости от работоспособности пациента.2. The stage of typing a given text includes an arbitrary type of text (a noun word in the nominative case, selected by a doctor from the dictionary of the frequency of the Russian language individually for each patient). The duration of the second stage is no more than 1 hour, depending on the patient's performance.
Во время терапевтической сессии испытуемые сидят за столом, на котором располагается монитор с предъявляемыми на нем зрительными стимулами. Для проведения исследования используется стимульная среда и алгоритмы аппаратно-программного комплекса "НейроЧат".During the therapy session, the subjects sit at a table on which a monitor is placed with visual stimuli presented on it. For the study, a stimulus environment and algorithms of the NeuroChat hardware and software complex are used.
На экране монитора демонстрируется алфавит русского языка с фиксированным расположением букв и символов.The monitor screen displays the Russian alphabet with a fixed arrangement of letters and symbols.
Во время этапа калибровки пациент концентрирует внимание на предложенной системой рандомно выбранной букве.During the calibration phase, the patient concentrates on the randomly selected letter suggested by the system.
Во время тренировочной сессии пациент сам выбирает букву для сосредоточения на ней внимания в соответствии с необходимостью набора слова.During the training session, the patient himself chooses a letter to focus attention on in accordance with the need to type a word.
И на этапе калибровки, и на этапе набора заданного текста выбранная буква -целевая ячейка - подсвечивается многократно и кратковременно в составе столбца или строки; подсвечиваются все буквы с равной вероятностью, пациент игнорирует подсветки других букв. Пациенту для облегчения удержания внимания на одной букве дается задание подсчитывать число подсветок выбранной буквы.Both at the stage of calibration and at the stage of typing a given text, the selected letter - the target cell - is highlighted repeatedly and briefly as part of a column or row; all letters are highlighted with equal probability, the patient ignores the highlighting of other letters. To facilitate keeping attention on one letter, the patient is given the task of counting the number of highlights of the selected letter.
По завершении этапа калибровки успешность определяют по индексу, рассчитываемому программным обеспечением ИМК.At the end of the calibration stage, success is determined by an index calculated by the BCI software.
При успешном завершении этапа калибровки испытуемому предлагают перейти к этапу набора заданного текста. Карточку с крупно напечатанным словом располагают рядом с экраном.Upon successful completion of the calibration stage, the subject is asked to proceed to the stage of typing the specified text. A card with a large printed word is placed next to the screen.
В этом этапе задание испытуемому заключается в том, чтобы при помощи команд ИМК вывести на экране определенные слова: существительные из пяти букв в именительном падеже, единственного или множественного числа. Карточку с крупно напечатанным словом располагают рядом с экраном. Для выбора буквы испытуемому требуется последовательно сосредоточивать внимание на подсветках нужной буквы, пока она не появлялась в строке набора текста. Ячейка с буквой, распознанной классификатором, подсвечивается, и соответствующая буква появляется в верхней строке набора.At this stage, the task for the subject is to display certain words on the screen using the BCI commands: nouns of five letters in the nominative case, singular or plural. A card with a large printed word is placed next to the screen. To select a letter, the subject needs to consistently focus on the highlighting of the desired letter until it appears in the typing line. The cell with the letter recognized by the classifier is highlighted and the corresponding letter appears in the top line of the set.
Через 5 сек. пациент переходит к набору следующей буквы в слове. В случае ошибки, неправильно введенные буквы не стираются.After 5 sec. the patient moves on to the next letter in the word. In case of an error, incorrectly entered letters are not erased.
Пациентам предлагают набрать не менее трех слов за сессию, а при наличии времени и мотивации - шесть слов. При повышенной утомляемости пациента или ограниченности во времени терапевтическую сессию завершают вне зависимости от количества набранных слов.Patients are asked to type at least three words per session, and if time and motivation is available, six words. In case of increased fatigue of the patient or limited time, the therapy session ends, regardless of the number of words typed.
В среднем пациенты набирали по 4,3 слова за сессию (21,4 символа). Для каждой попытки предлагают новые слова. По желанию пациента между набором слов делают короткую паузу на отдых.On average, patients typed 4.3 words per session (21.4 characters). New words are suggested for each attempt. At the request of the patient, a short rest pause is made between the set of words.
ЭЭГ регистрируют монополярно в восьми отведениях: Р3, Pz, Р4, Ро7, Ро8, O1, Oz, O2. В качестве референта используют электрод на мочке правого уха, в качестве средней точки усилителя ("Земля") - электрод в позиции Fp1.EEG is recorded monopolarly in eight leads: P3, Pz, P4, Po7, Po8, O1, Oz, O2. An electrode on the lobe of the right ear is used as a referent, and an electrode in position Fp1 is used as the midpoint of the amplifier ("Ground").
Каждая сессия работы с ИМК не имеет временных ограничений, однако рекомендуется проведение занятия не дольше 1 часа каждый рабочий день в течение не менее 10 дней.Each session of work with BCI has no time limits, however, it is recommended to conduct a lesson no longer than 1 hour every working day for at least 10 days.
Этап калибровки вместе с подготовительными процедурами (установка электродов, дополнительные инструкции и пр.) занимает в среднем 22 мин, общая продолжительность терапевтической сессии вместе с фазой набора текста - от 37 мин.The calibration stage together with the preparatory procedures (placing the electrodes, additional instructions, etc.) takes on average 22 minutes, the total duration of the therapeutic session together with the typing phase is from 37 minutes.
Примеры осуществления способа:Examples of implementation of the method:
Было обследовано 19 пациентов в возрасте от 35 до 75 лет (медиана 60): 9 женщин и 10 мужчин с диагнозом ишемический инсульт в бассейне левой средней мозговой артерии, давность инсульта в подавляющем большинстве случаев была не более 12 месяцев (медиана 77 дней, интерквартильный размах 40.5-161.5 дней). По данным структурной нейровизуализации, у всех испытуемых были выявлены постинфарктные изменения вещества мозга в системе левой средней мозговой артерии. Средний объем очага составил 20 см3 (интерквартильный размах 5-40 см3).We examined 19 patients aged 35 to 75 years (median 60): 9 women and 10 men with a diagnosis of ischemic stroke in the basin of the left middle cerebral artery, the duration of stroke in the vast majority of cases was no more than 12 months (median 77 days, interquartile range 40.5-161.5 days). According to structural neuroimaging data, all subjects had postinfarction changes in the brain substance in the system of the left middle cerebral artery. The average volume of the lesion was 20 cm 3 (interquartile range 5-40 cm 3 ).
Критериями включения стали: ишемический инсульт в каротидном бассейне кровообращения; возраст от 35 до 75 лет (возраст до 35 лет не включен в критерии ввиду отсутствия таких пациентов в стационаре на момент исследования), наличие нарушений речи в виде афазии от легкой до средней степени тяжести, дефицит управляющих функций.Inclusion criteria were: ischemic stroke in the carotid circulation; age from 35 to 75 years (age up to 35 years is not included in the criteria due to the absence of such patients in the hospital at the time of the study), the presence of speech disorders in the form of aphasia from mild to moderate severity, deficiency of executive functions.
К критериям исключения относилось наличие в анамнезе таких состояний как клаустрофобия, эписиндром и нейроинфекция, повторный инсульт, наличие кардиостимулятора. С целью формирования по возможности наиболее однородной группы по своему реабилитационному потенциалу из группы исследования также были исключены такие состояния как сахарный диабет, метаболический синдром, выраженные аффективные нарушения, повышенная утомляемость (низкая толерантность к когнитивной нагрузке).The exclusion criteria included a history of such conditions as claustrophobia, episodes and neuroinfection, recurrent stroke, and the presence of a pacemaker. In order to form the most homogeneous group in terms of its rehabilitation potential, conditions such as diabetes mellitus, metabolic syndrome, pronounced affective disorders, increased fatigue (low tolerance to cognitive load) were also excluded from the study group.
В группу испытуемых вошли пациенты с наиболее распространенной формой инсульта головного мозга - острое нарушение мозгового кровообращения (ОНМК) по ишемическому типу в бассейне левой среднемозговой артерии (ЛСМА).The group of subjects included patients with the most common form of cerebral stroke - acute cerebrovascular accident (ACVI) of the ischemic type in the basin of the left middle cerebral artery (LSMA).
Дизайн исследования предполагал комплексную оценку нейропсихологического и неврологического статуса пациентов, а также показателей работы с ИМК-Р300. Комплексное обследование пациентов проводилось 2 раза: непосредственно перед и сразу после завершения курса работы с ИМК-Р300. Для нейропсихологического исследования когнитивных функций использовались батарея лобной дисфункции (FAB - Frontal Assesment Battery (Dubois et al. 2000), тест «таблицы Шульте», шкалы батареи нейропсихологического исследования В.М. Шкловского (Шкловский 1994), определение формы афазии (по классификации афазий А.Р. Лурия (Лурия 2018) и степени ее выраженности. В качестве основных поведенческих показателей при работе с ИМК анализировалась точность набора текста на основе расчета доли безошибочно набранных символов среди всех попыток выбора, продолжительности набора буквы (в секундах), количества набранных букв за сессию. Период времени между двумя тестированиями был строго ограничен временем проведения тренировок с использованием ИМК-300.The design of the study involved a comprehensive assessment of the neuropsychological and neurological status of patients, as well as indicators of work with BCI-P300. Comprehensive examination of patients was carried out 2 times: immediately before and immediately after completion of the course of work with BCI-P300. For the neuropsychological study of cognitive functions, a frontal dysfunction battery (FAB - Frontal Assesment Battery (Dubois et al. 2000), Schulte table test, V.M.Shklovsky's neuropsychological research battery scale (Shklovsky 1994), determination of the form of aphasia (according to the classification of aphasia A.R. Luria (Luria 2018) and the degree of its severity.As the main behavioral indicators when working with BCI, the accuracy of typing was analyzed based on calculating the proportion of unmistakably typed characters among all selection attempts, the duration of typing a letter (in seconds), the number of typed letters The time period between the two tests was strictly limited by the time of training using the BCI-300.
У пациентов выявлялись, помимо речевых, нарушения управляющих функций легкой или средней степени (только три пациента показали нормативные показатели по тесту FAB). У всех пациентов выявлялись нарушения фонового (нейродинамического) компонента когнитивных функций средней и легкой степени.In addition to speech, the patients were found to have mild or moderate impairments of executive functions (only three patients showed normative indicators according to the FAB test). All patients had moderate and mild impairments of the background (neurodynamic) component of cognitive functions.
Результаты изменения показателей работы в среде ИМК-300 приведены на Фиг. 1, 2 и 3.The results of changes in performance indicators in the IMK-300 environment are shown in Fig. 1, 2 and 3.
На Фиг. 1 представлены показатели точности ввода текста пациентами с помощью ИМК на протяжении 10 сессий. Показаны средние значения (n=19) и стандартная ошибка среднего.FIG. 1 shows the indicators of the accuracy of text input by patients using BCI during 10 sessions. Mean values (n = 19) and standard error of the mean are shown.
На Фиг. 2 представлен период времени, затраченный пациентами для ввода одной буквы с помощью ИМК на протяжении 10 сессий. Показаны средние значения (n=19) и стандартная ошибка среднего.FIG. 2 shows the time period taken by patients to enter one letter using BCI over 10 sessions. Mean values (n = 19) and standard error of the mean are shown.
На Фиг. 3 представлено общее количество вводимых за каждую сессию букв с помощью ИМК на протяжении 10 сессий. Показаны средние значения (n=19) и стандартная ошибка среднего.FIG. 3 shows the total number of letters entered for each session using BCI over 10 sessions. Mean values (n = 19) and standard error of the mean are shown.
Как видно из Фиг. 1-3 прослеживалась положительная динамика точности ввода текста, средних значений периода времени, затраченного пациентами для ввода каждой буквы и общего количества вводимых пациентом букв за сессию.As seen in FIG. 1-3, there was a positive trend in the accuracy of text input, average values of the time period spent by patients to enter each letter and the total number of letters entered by the patient per session.
На Фиг. 4 представлены результаты коррекции когнитивных нарушений в форме результатов теста на внимание «Таблицы Шульте» до начала работы пациентов с ИМК и после последней сессии работы. Показаны средние значения за сессию (n=17) и стандартная ошибка среднего. А - общий показатель эффективности выполнения теста (время работы с таблицами). Б - показатель психической устойчивости.FIG. 4 shows the results of the correction of cognitive impairments in the form of the results of the attention test "Schulte Tables" before the start of work of patients with BCI and after the last session of work. Session means (n = 17) and standard error of the mean are shown. A is the general indicator of the effectiveness of the test (time of working with tables). B is an indicator of mental stability.
Показатели эффективности работы улучшились у 11 из 17 проходивших тест пациентов, а психической устойчивости - у 14 из 17 пациентов. Среднее значение баллов в батарее тестов лобной дисфункции увеличилось после завершения работы, р<0.05. При исследовании состояния нейродинамического компонента когнитивных функций отмечалось достоверное улучшение показателей, р<0.05. При этом наблюдались корреляции данного показателя с эффективностью работы в интерфейсе мозг-компьютер. При исследовании слухо-речевой памяти после тренинга с использованием ИМК на волне Р300 отмечен достоверный рост объема памяти, р<0.05 и уменьшение среднего количества ошибок воспроизведения слов, р<0.05.Performance indicators improved in 11 out of 17 patients who took the test, and mental stability in 14 out of 17 patients. The mean score in the battery of frontal dysfunction tests increased after completion of work, p <0.05. When studying the state of the neurodynamic component of cognitive functions, a significant improvement in indicators was noted, p <0.05. At the same time, correlations of this indicator with the efficiency of work in the brain-computer interface were observed. In the study of auditory-speech memory after training using BCI on the P300 wave, a significant increase in the volume of memory was noted, p <0.05, and a decrease in the average number of errors in word reproduction, p <0.05.
В ходе настоящего исследования было показано, что у пациентов, вошедших в исследование, при ежедневной работе с системой "НейроЧат" к 10-му дню тренировки наблюдался значимый прирост показателей: точность и скорость ввода текста, и общее количество вводимых за сессию букв. Также установлено, что указанные параметры работы в "НейроЧат" были значимо связаны с показателями функции внимания, нейродинамического компонента и объемом памяти (по данным нейропсихологического обследования).In the course of this study, it was shown that in the patients included in the study, when working daily with the NeuroChat system by the 10th day of training, there was a significant increase in indicators: the accuracy and speed of typing, and the total number of letters entered during the session. It was also found that these parameters of work in "NeuroChat" were significantly associated with indicators of attention function, neurodynamic component and memory volume (according to neuropsychological examination data).
Клинические примеры:Clinical examples:
1. Пациентка Ф-ва Д.А., 35 лет, диагноз «Последствия инфаркта мозга, состояние после инфаркта головного мозга в бассейне левой СМА от 25.04.18 г., неустановленный подтип. Легкий верхний правосторонний парез. Дизартрия. Элементы моторной афазии. Нарушение нейродинамического компонента психической деятельности». Находясь на реабилитационном лечении в стационаре ГБУЗ ЦПРиН ДЗМ проходила курс тренировок в среде «НейроЧат» в течение 10 рабочих дней, длительность занятия - 1 час.1. Patient F-va DA, 35 years old, diagnosis “Consequences of cerebral infarction, condition after cerebral infarction in the left MCA basin from 25.04.18, unidentified subtype. Light superior right-sided paresis. Dysarthria. Elements of motor aphasia. Violation of the neurodynamic component of mental activity ”. While undergoing rehabilitation treatment in the hospital of the State Budgetary Healthcare Institution CPRiN DZM, she underwent a training course in the NeuroChat environment for 10 working days, the duration of the lesson was 1 hour.
По данным нейропсихологического обследования, проводившегося до и после курса тренировок, отмечается положительная динамика в виде нормализации лобной функции (показатели по батарее лобной дисфункции - 14 и 18 баллов соответственно). Также наблюдался рост показателей по тестам фунции внимания: время выполнения теста снизилось с 34 до 32.4 сек, положительно изменился показатель психической устойчивости (по данным таблицы Шульте). Отмечался небольшой рост показателей некоторых субтестов раздела "Понимание речи". Слухоречевая память - без изменений.According to the neuropsychological examination carried out before and after the training course, there is a positive trend in the form of normalization of frontal function (indicators for the frontal dysfunction battery - 14 and 18 points, respectively). There was also an increase in indicators for tests of attention function: the time to complete the test decreased from 34 to 32.4 seconds, the indicator of mental stability changed positively (according to the Schulte table). There was a slight increase in the scores of some of the Speech Comprehension subtests. Auditory-verbal memory - no changes.
2. Пациент П-ков А.П., 74 года, диагноз «Последствия инфаркта мозга, Состояние инфаркта головного мозга в бассейне левой СМА от 07.04.2018 г. Правосторонний легкий гемипарез, преимущественно в руке. Акустико-мнестическая афазия. Нарушение нейродинамического компонента психической деятельности. Речевой дефект легкой степени выраженности. Легкие когнитивные нарушения». Находясь на реабилитационном лечении в стационаре ГБУЗ ЦПРиН ДЗМ проходил курс тренировок в среде «НейроЧат» в течение 10 рабочих дней, длительность занятия - 1 час.2. Patient P-kov AP, 74 years old, diagnosis “Consequences of cerebral infarction, the state of cerebral infarction in the left MCA basin from 07.04.2018. Right-sided light hemiparesis, mainly in the hand. Acoustic-mnestic aphasia. Violation of the neurodynamic component of mental activity. Mild speech defect. Mild cognitive impairment. " While undergoing rehabilitation treatment at the hospital of the State Budgetary Healthcare Institution CPRiN DZM, he underwent a training course in the NeuroChat environment for 10 working days, the duration of the lesson was 1 hour.
По данным нейропсихологического обследования, проводившегося до и после курса тренировок, отмечается положительная динамика в виде улучшения лобной функции (показатели по батарее лобной дисфункции - 11 и 14 баллов соответственно). Также наблюдался рост показателей по тестам функции внимания: положительно изменился показатель врабатывемости и психической устойчивости (по данным таблицы Шульте). Речевые показатели - без изменений. Слухоречевая память - увеличение объема на 1 единицу.According to the neuropsychological examination carried out before and after the training course, there is a positive trend in the form of an improvement in frontal function (indicators for the frontal dysfunction battery - 11 and 14 points, respectively). There was also an increase in indicators for tests of attention function: the indicator of working capacity and mental stability changed positively (according to the Schulte table). Speech indicators - no changes. Auditory speech memory - an increase in volume by 1 unit.
Полученные данные свидетельствуют о том, что в ходе многодневной работы (10 сессий) с набором текста в ИМК-Р300 18 из 19 пациентов не только освоили набор текста посредством фокусирования внимания на экранных символах, но и показали постепенное улучшение точности и скорости ввода команд, а также общего количества вводимых за сессию букв.The data obtained indicate that in the course of multi-day work (10 sessions) with typing in BCI-P300, 18 out of 19 patients not only mastered typing by focusing attention on on-screen characters, but also showed a gradual improvement in the accuracy and speed of entering commands, and also the total number of letters entered during the session.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020134966A RU2749408C1 (en) | 2020-10-23 | 2020-10-23 | Method for rehabilitation of cognitive functions in patients with focal brain lesions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020134966A RU2749408C1 (en) | 2020-10-23 | 2020-10-23 | Method for rehabilitation of cognitive functions in patients with focal brain lesions |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2749408C1 true RU2749408C1 (en) | 2021-06-09 |
Family
ID=76301658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020134966A RU2749408C1 (en) | 2020-10-23 | 2020-10-23 | Method for rehabilitation of cognitive functions in patients with focal brain lesions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2749408C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2796361C1 (en) * | 2022-06-23 | 2023-05-22 | Государственное бюджетное учреждение здравоохранения Московской области "Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского" (ГБУЗ МО МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского) | Method for rehabilitation of patients with cerebrovascular pathology |
| WO2025023867A1 (en) * | 2023-07-26 | 2025-01-30 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Нейроспутник" | Method of smart feedback for stimulating the brain |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150106743A1 (en) * | 2005-07-28 | 2015-04-16 | Vaporstream, Inc. | Electronic Message Recipient Handling System and Method with Separated Display of Message Content and Header Information |
| RU2622206C2 (en) * | 2015-10-28 | 2017-06-13 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России) | Method for patients rehabilitation after stroke or injury by a robotic complex comprising human limb exoskeleton controlled by brain-computer interface using motion imaging |
| RU2645243C1 (en) * | 2016-09-14 | 2018-02-19 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Красноярский Государственный Медицинский Университет Имени Профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого" Министерства Здравоохранения Российской Федерации | Correction method for cognitive impairment after traumatic brain injury |
| RU2688723C1 (en) * | 2018-05-25 | 2019-05-22 | Государственное бюджетное учреждение здравоохранения Московской области "Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского" (ГБУЗ МО МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского) | Method of rehabilitation of patients with post-stroke disturbances |
| RU2725782C2 (en) * | 2018-11-30 | 2020-07-06 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Нейрочат" | System for communication of users without using muscular movements and speech |
-
2020
- 2020-10-23 RU RU2020134966A patent/RU2749408C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150106743A1 (en) * | 2005-07-28 | 2015-04-16 | Vaporstream, Inc. | Electronic Message Recipient Handling System and Method with Separated Display of Message Content and Header Information |
| RU2622206C2 (en) * | 2015-10-28 | 2017-06-13 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России) | Method for patients rehabilitation after stroke or injury by a robotic complex comprising human limb exoskeleton controlled by brain-computer interface using motion imaging |
| RU2645243C1 (en) * | 2016-09-14 | 2018-02-19 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Красноярский Государственный Медицинский Университет Имени Профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого" Министерства Здравоохранения Российской Федерации | Correction method for cognitive impairment after traumatic brain injury |
| RU2688723C1 (en) * | 2018-05-25 | 2019-05-22 | Государственное бюджетное учреждение здравоохранения Московской области "Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского" (ГБУЗ МО МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского) | Method of rehabilitation of patients with post-stroke disturbances |
| RU2725782C2 (en) * | 2018-11-30 | 2020-07-06 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Нейрочат" | System for communication of users without using muscular movements and speech |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| KAPLAN A.YA. Neurophysiological foundations and practical realizations of the brain-machine interfaces in the technology in neurological rehabilitation. Human Physiology. 2016. 42 (1): 103-110. DALY J.J. Brain-computer interfaces in neurological rehabilitation. Lancet neurology 2008 7: 1032-43. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2803554C1 (en) * | 2022-05-24 | 2023-09-15 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний" (НИИ КПССЗ) | Method of cognitive rehabilitation of patients after coronary bypass grafting under cardiopulmonary bypass |
| RU2796361C1 (en) * | 2022-06-23 | 2023-05-22 | Государственное бюджетное учреждение здравоохранения Московской области "Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского" (ГБУЗ МО МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского) | Method for rehabilitation of patients with cerebrovascular pathology |
| RU2823580C1 (en) * | 2023-07-26 | 2024-07-24 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Нейроспутник" | Method of intelligent feedback for brain stimulation for implementation of rehabilitation and/or prevention of neurodegeneration |
| WO2025023867A1 (en) * | 2023-07-26 | 2025-01-30 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Нейроспутник" | Method of smart feedback for stimulating the brain |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Blankertz et al. | The BCI competition 2003: progress and perspectives in detection and discrimination of EEG single trials | |
| Curran et al. | Learning to control brain activity: A review of the production and control of EEG components for driving brain–computer interface (BCI) systems | |
| Hammer et al. | Psychological predictors of SMR-BCI performance | |
| Kübler et al. | Predictability of brain-computer communication | |
| Posner et al. | Attended and Unattended Processing Modes: The Role of Set for Spatial Location 1 | |
| Machado et al. | EEG-based brain-computer interfaces: an overview of basic concepts and clinical applications in neurorehabilitation | |
| Cassady et al. | The impact of mind-body awareness training on the early learning of a brain-computer interface | |
| Lehtonen | EEG-based brain computer interfaces | |
| Prasad et al. | Using motor imagery based brain-computer interface for post-stroke rehabilitation | |
| Machado et al. | Progress and prospects in EEG-based brain-computer interface: clinical applications in neurorehabilitation | |
| Thomas et al. | A study on the impact of neurofeedback in EEG based attention-driven game | |
| Rezvani et al. | A review on the performance of brain-computer interface systems used for patients with locked-in and completely locked-in syndrome | |
| RU2749408C1 (en) | Method for rehabilitation of cognitive functions in patients with focal brain lesions | |
| US20230306860A1 (en) | Training system with interaction assist feature, training arrangement and training | |
| Canny et al. | Boosting brain–computer interfaces with functional electrical stimulation: potential applications in people with locked-in syndrome | |
| Herman | Spatial neglect: new issues and their implications for occupational therapy practice | |
| RU2742071C1 (en) | Method of rehabilitation of the patients suffering a stroke | |
| Shen et al. | An active and passive upper limb rehabilitation training system based on a hybrid brain–computer interface | |
| Oliveira et al. | Rumination room: a serious game to deal with disturbing thoughts | |
| Fateeva et al. | Rehabilitation of Patients with Post-Stroke Cognitive Impairments Using a P300-Based Brain–Computer Interface: Results of a Randomized Controlled Trial | |
| Hinterberger et al. | Brain-computer interfaces for communication in paralysis: A clinical experimental approach | |
| Krausz et al. | Accuracy of a brain computer interface (P300 spelling device) used by people with motor impairments | |
| Henshaw | Improved brain-computer interface methods with application to gaming | |
| Tarasova et al. | Biofeedback in Rehabilitation (Modern Review) | |
| Whitworth et al. | Expectations and Experiences of Patients Wearing an EEG Device During Mirror Therapy |