Zadanie budowania bloków identyfikuje różne grupy wzorców wyboru lewej i prawej ręki po jednostronnym uszkodzeniu nerwu obwodowego
21 marca 2025
Zadanie budowania klocków dostarcza szybkiego, obiektywnego, ilościowego pomiaru tego, jak często osoby decydują się używać lewej i prawej ręki do działania sięgającego do chwytania. Po jednostronnym uszkodzeniu nerwów obwodowych pacjenci często przechodzą do prawie całkowitego użycia jednej ręki, której kierunek nie jest możliwy do przewidzenia na podstawie innych czynników klinicznych.
Nasze laboratorium skupia się na badaniu ręczności. Badamy mechanizmy mózgowe, które określają, czy jesteś bardziej biegły lub bardziej skłonny do używania prawej lub lewej ręki. Badamy również, w jaki sposób można przeprogramować te mechanizmy, aby pomóc osobom, które tracą zdolność do używania swojej dominującej ręki.
Większość badań ocenia ręczność za pomocą kwestionariuszy, ale samoopisy mogą być stronnicze lub niedokładne, a ustalono, że kwestionariusze te tak naprawdę nie oddają tego, jak często ludzie używają lewej i prawej ręki w prawdziwym życiu. Musimy mierzyć rzeczywiste użycie rąk, a nie to, co ludzie myślą o ich używaniu. Istnieje kilka innych technik pomiaru użycia lewej i prawej ręki, ale żadna z nich nie jest zarówno ilościowa, jak i funkcjonalna.
Aby uzyskać klinicznie istotne wyniki, musimy wiedzieć, ile używasz każdej ręki, gdy podnosisz przedmiot i faktycznie używasz tego przedmiotu, aby osiągnąć cel, na którym Ci zależy. Nasze odkrycia pokazują, że niektórzy pacjenci unikają używania zranionej ręki, podczas gdy inni kontynuują lub nawet zwiększają swoją zależność od niej. Teraz, gdy już to wiemy, możemy zbadać przyczyny tych różnic.
Jakie czynniki decydują o tym, do której grupy należy dana osoba i które podejście najlepiej wesprze powrót do zdrowia lub odszkodowanie, którego potrzebuje dana osoba? Aby rozpocząć, zbuduj cztery modele zadań budowania bloków, używając jednego z 10 standardowych klocków dla każdego modelu. Upewnij się, że po ukończeniu zostanie jeszcze 40 klocków plus części zamienne.
Sklej ze sobą każdy model, aby zabezpieczyć klocki na miejscu. Oznacz każdy model numerem na odwrocie. Następnie wytnij pięciocalowe kwadratowe wycięcie na płycie podstawy z tablicy plakatowej pośrodku jednego długiego boku.
Umieść klocki na tablicy plakatowej. Na tablicy plakatowej obrysuj położenie każdego klocka za pomocą długopisu lub ołówka, pozostawiając dwumilimetrową obwódkę wokół każdej cegły. Umieść etykietę na zewnątrz każdego konturu klocka, aby wskazać typ klocka, ustawiając ją tak, aby była czytelna dla eksperymentatora siedzącego naprzeciwko płytki podstawy.
W przypadku cegieł asymetrycznych dodaj strzałkę do etykiety, aby wskazać spójną orientację cegły. Wytnij prostokątne kontury z tablicy plakatowej, aby utworzyć oznaczone miejsca dla każdej z 40 klocków. Ustaw wyposażenie do zadania budowania klocków, zanim uczestnik dotrze do pokoju.
Ustaw tablicę plakatową na stole tak, aby jej wycięcie znajdowało się na jednej krawędzi stołu, na której będzie siedział uczestnik. Następnie umieść płytkę bazową w wycięciu tablicy plakatowej i przyklej ją bezpiecznie z dwóch stron. Teraz ustaw krzesło bez kółek przed płytą podstawy.
Umieść odpowiednią cegłę w każdym wycięciu na tablicy plakatowej. Następnie usuń tablicę plakatową, aby pozostały tylko cegły i płytka podstawowa. Określ kolejność czterech modeli, korzystając z równoważenia lub randomizacji.
Umieść podstawkę i model po stronie stołu eksperymentatora. Następnie ustaw kamerę od 30 do 50 centymetrów nad stołem, naprzeciwko płyty podstawy. Upewnij się, że kamera ma wyraźny widok obszaru roboczego, który obejmuje bloki, wskazówki i numery modeli.
Upewnij się, że model nie blokuje ani nie zasłania cegieł. Następnie usuń model. Upewnij się, że dostępna jest zdolność do wykonywania zliczania w trybie offline z wideo.
Alternatywnie, niech trzech eksperymentatorów będzie gotowych do zliczania lewego i prawego biegu podczas wykonywania głównego zadania. Następnie wpuść uczestnika do pokoju. Poproś uczestnika, aby usiadł na krześle, upewniając się, że klocki są dobrze widoczne na stole.
Usuń lub zakryj wszelkie widoczne identyfikatory uczestnika, aby zapobiec przechwytywaniu danych osobowych. Sprawdź, czy uczestnik ma jakiekolwiek identyfikatory, w tym twarz uczestnika, odznaki i tatuaże. Dostosuj kamerę, aby wyraźnie uchwycić klocki i obszar, w którym uczestnik będzie budował kształty, w tym przestrzeń nad modelem, upewniając się, że twarz uczestnika pozostaje poza kadrem.
Poproś uczestnika, aby użył kształtów na stole do skonstruowania modelu na zielonej podstawie, upewniając się, że kolory dokładnie się zgadzają. Następnie poinstruuj uczestnika, aby podniósł każdy element, zamiast przeciągać go po stole. Poinstruuj ich, aby nie odkładali kawałków na później.
Podnoś je tylko wtedy, gdy są gotowe do użycia. Odpowiadaj na wszelkie pytania uczestnika, powtarzając lub wyjaśniając scenariusz bez wprowadzania nowych informacji. Aby rozpocząć zbieranie danych, poproś uczestnika, aby położył ręce obok płytki podstawowej.
Poinformuj uczestnika, że nagrywanie ma się rozpocząć, a następnie rozpocznij nagrywanie. Umieść pierwszy model na stojaku z etykietą z numerem skierowaną w stronę eksperymentatora. Następnie powiedz "idź" i poczekaj, aż uczestnik ukończy swój model.
Po tym, jak uczestnik ukończy model, usuń ze stołu zarówno sklejony model eksperymentatora, jak i model złożony przez uczestnika. Dane z zadania budowania klocków wykazały, że zdrowi praworęczni dorośli używali głównie swojej dominującej ręki, w tempie około 0,63. Pacjenci z jednostronnymi uszkodzeniami nerwów obwodowych ręki dominującej wykazywali średni wskaźnik używania ręki dominującej porównywalny z osobami zdrowymi dorosłymi.
Jednak poszczególni pacjenci wykazywali różnice, przy czym niektórzy preferowali nadmierne używanie zranionej lub nieuszkodzonej ręki. Analiza skupień zidentyfikowała trzy odrębne grupy w oparciu o ułamki użycia ręki, nigdy nie używając dominującej ręki, typowe użycie i stałe użycie. 57% pacjentów wykazywało nietypowe użycie dłoni, z grupowaniem niezależnie od tego, czy ręka dominująca, czy niedominująca została uszkodzona.
Czynniki kliniczne, takie jak uszkodzenie nerwów, lokalizacja urazu i ból, nie przewidywały wzorców używania ręki u pacjentów praworęcznych.
Przegląd
Niniejsze badanie analizuje lateralizację oraz mechanizmy mózgowe determinujące wybór ręki podczas czynności sięgania i chwytania. Do ilościowej oceny stopnia wykorzystania ręki lewej względem prawej wykorzystano zadanie układania klocków, szczególnie u pacjentów z jednostronnymi uszkodzeniami nerwów obwodowych. Wyniki wskazują na zmianę wzorców użytkowania rąk, co otwiera nowe możliwości w zakresie zrozumienia podejść rehabilitacyjnych.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Analiza behawioralna
- Rehabilitacja
Wstęp
- Tradycyjne metody oceny preferencji ręki opierają się na raportach własnych i kwestionariuszach.
- Raporty własne mogą wprowadzać błędy systematyczne i nie oddają dokładnie rzeczywistej częstotliwości używania rąk.
- Zrozumienie sposobu użytkowania rąk pomaga w opracowaniu strategii rehabilitacji po urazach.
- Ilościowe i funkcjonalne oceny są niezbędne do uzyskania istotnych klinicznie informacji.
Cel badania
- Obiektywny pomiar i analiza wykorzystania rąk podczas zadań praktycznych.
- Określenie czynników wpływających na zmienność wykorzystania rąk u pacjentów z uszkodzeniami nerwów.
- Wsparcie strategii powrotu do zdrowia lub kompensacji w oparciu o indywidualne wzorce wykorzystania rąk.
Zastosowane metody
- Zadanie budowania z klocków polegało na konstruowaniu modeli ze standardowych klocków w celu monitorowania wykorzystania dłoni.
- Głównym modelem biologicznym byli pacjenci z jednostronnymi uszkodzeniami nerwów obwodowych.
- Podczas wykonywania zadania liczono zasięgi rąk uczestników, aby ocenić preferencje i częstotliwość ich używania.
- Gromadzenie danych obejmowało rejestrację wideo oraz podstawową obserwację.
- Kolejność prezentowanych modeli była ustalana poprzez kontrbalansowanie lub randomizację.
Główne wyniki
- Badanie potwierdziło, że niektórzy pacjenci unikają używania kontuzjowanej ręki, podczas gdy inni zwiększają zależność od niej.
- Analiza skupień pozwoliła na zidentyfikowanie grup na podstawie odrębnych wzorców użytkowania rąk, przy czym 57% pacjentów wykazało nietypowe użytkowanie.
- Czynniki kliniczne, takie jak lokalizacja urazu i ból, nie pozwalały na skuteczne przewidzenie wzorców użytkowania rąk.
- Zdrowi praworęczni dorośli wykazali współczynnik użytkowania ręki dominującej na poziomie około 0,63.
Wnioski
- Niniejsze badanie pozwala na lepsze zrozumienie dynamiki użycia rąk po urazie.
- Uzyskane wnioski mogą pomóc w opracowaniu praktyk rehabilitacyjnych dostosowanych do indywidualnych wzorców użytkowania.
- Udoskonalona ocena preferencji manualnej przyczynia się do szerszego zrozumienia mechanizmów neuronalnych i strategii powrotu do zdrowia.
Często zadawane pytania
Zastosowanie w przemyśle
Ilościowa ocena wykorzystania dłoni po jednostronnym uszkodzeniu nerwu obwodowego pozwala na wypełnienie krytycznej luki w pomiarach wyników funkcjonalnych w badaniach i rozwoju nad neurobiologią translacyjną i rehabilitacją. Zadanie budowania z klocków (Block Building Task, BBT) umożliwia obiektywną, rzeczywistą ocenę wzorców wyboru dłoni lewej lub prawej, co wspomaga mechanistyczną redukcję ryzyka oraz zwiększa pewność prognostyczną we wczesnej fazie odkryć i rozwoju modeli przedklinicznych. Podejście to dostarcza informacji kluczowych dla decyzji portfelowych, ujawniając specyficzne dla pacjenta strategie adaptacyjne, których nie obejmują charakterystyka kliniczna ani samoopisy.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia obiektywny pomiar adaptacji funkcjonalnej po jednostronnym uszkodzeniu nerwu.
- Wspiera ograniczanie ryzyka mechanistycznego poprzez rozróżnienie adaptacyjnych i maladaptacyjnych wzorców użytkowania ręki.
- Ułatwia identyfikację podgrup pacjentów w celu zastosowania ukierunkowanych strategii interwencyjnych.
- Zapewnia ilościowe punkty końcowe do testowania hipotez w badaniach nad neurorehabilitacją.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Zapewnia zestandaryzowaną i powtarzalną ocenę wyboru ręki w nieograniczonym zadaniu ukierunkowanym na cel.
- Generuje ilościowe wyniki odpowiednie do porównań międzybadawczych i międzykohortowych.
- Przygotowuje zwalidowane punkty końcowe behawioralne do późniejszego przesiewu kandydatów na leki.
- Umożliwia skalowalną, opartą na wideo analizę danych dla wysokoprzepustowego fenotypowania behawioralnego.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Koreluje funkcjonalne wyniki badań z modelami zaburzeń asymetrycznych kończyn górnych istotnymi dla przebiegu choroby.
- Zapewnia ciągłość procesu od etapu odkryć po walidację przedkliniczną poprzez dostarczanie obiektywnych behawioralnych biomarkerów.
- Umożliwia podejmowanie decyzji o dalszym rozwoju projektów z uwzględnieniem ryzyka, w oparciu o rzeczywiste wyniki funkcjonalne.
- Zwiększa wartość prognostyczną badań translacyjnych ukierunkowanych na regenerację neurologiczną i kompensację.
Integracja potoku i przepływu pracy
Test BBT wkomponowuje się w kontinuum od etapu odkrycia do badań przedklinicznych jako ilościowy test behawioralny służący do pomiaru wyników funkcjonalnych w modelach jednostronnego uszkodzenia nerwu.
- Biologia odkrywcza: Obiektywnie weryfikuje hipotezy dotyczące mechanizmów adaptacji i kompensacji neuronalnej.
- Przesiewanie: Dostarcza powtarzalnych, ilościowych wskaźników użytkowania rąk do oceny kandydatów.
- Analityka: Umożliwia analizę skupień i identyfikację podgrup na podstawie frakcji wyboru ręki.
- Badania translacyjne: Łączy oceny przedkliniczne i kliniczne z rzeczywistymi punktami końcowymi funkcji.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Oferuje skalowalną, niskokosztową platformę do wielokrotnego zastosowania w różnych badaniach i populacjach.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwa
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność predykcyjną i redukuje niejednoznaczność w pomiarze wyników funkcjonalnych.
- Wartość operacyjna: Standaryzuje ocenę behawioralną i wspiera powtarzalność wyników między ośrodkami.
- Wartość strategiczna: Dostarcza informacji do decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go), ujawniając specyficzną dla pacjenta adaptację, której nie przewidziano na podstawie czynników klinicznych.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację strategii terapeutycznych ukierunkowanych na regenerację neurologiczną z uwzględnieniem analizy ryzyka.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymaga wiedzy specjalistycznej z zakresu neuronauki behawioralnej i ilościowej analizy wideo.
- Wymaga podstawowej infrastruktury do nagrywania wideo i zestandaryzowanej konfiguracji zadań.
- Wymaga porozumienia międzyzespołowego w kwestii protokołów punktacji i interpretacji danych.
- Możliwość adaptacji do różnych systemów modelowych przy minimalnych zmianach materiałowych.
- Jakość danych zależy od współpracy uczestników oraz jasnych instrukcji dotyczących wykonywanych zadań.
