Feedback matters! Wie virtuelle Realität in der Rehabilitationsrobotik die Gehirnaktivität beeinflusst Alisa Berger

Feedback matters! Wie virtuelle Realität in der Rehabilitationsrobotik die Gehirnaktivität beeinflusst

Sowohl neurologische Erkrankungen als auch fortschreitendes Alter oder Verletzungen im Sport führen zu motorischen Einschränkungen, die sich in Gang- und Gleichgewichtsstörungen zeigen und die Autonomie und Lebensqualität der Betroffenen beeinflussen. Aufgrund des technologischen Fortschritts erleben die Rehabilitationsansätze eine Revolution mit zukunftsweisenden Entwicklungen.

Konventionelle Therapien wie Physio- oder Ergotherapie werden durch roboter- und computergestützte Systeme ergänzt, die ein frühes, intensives, aufgabenspezifisches sowie multi-sensorisches Training gewährleisten und die neuronale Plastizität bei Patienten steigern können. In Ab hängigkeit des Schweregrades der Beeinträchtigung können Bewegungsabläufe des Patienten unterstützend oder sogar vollständig über robotische Systeme durchgeführt werden (Turner, Ramos-Murguialday, Birbaumer, Hoff mann, & Luft, 2013). Darüber hinaus werden Feedbackprogramme mit virtueller Realität (VR) eingesetzt, die dem Patienten entsprechende Rückmeldung über die eigene Leistung und den Therapiefortschritt bieten. Welche neu rophysiologischen Prozesse durch das Feedback initiiert werden und ob es Unterschiede zwischen verschiedenen Formen des Feedbacks gibt, war lange ungeklärt.

Um dies zu untersuchen, absolvierten 11 gesunde Probanden ein robotergestütztes Gangtraining im LokomatPro (Hocoma, Schweiz) mit fünf verschiedenen Feedbackbedingungen (Wagner, Solis-Escalante, Scherer, Neuper, & Müller-Putz, 2014). Zum einen sahen sie ihre eigenen Bewegungen im Spiegel, zum anderen steuerten sie mit ihren Bewegungen einen Avatar in einer VR auf einem Bildschirm, entweder aus erster oder aus dritter PersonPerspektive. Zwei weitere Bedingungen (schwarzer Bildschirm mit / ohne Fixationskreuz) dienten als Kontrollbedingungen. Die Gehirnaktivität der Probanden wurde mithilfe der Elektroenzephalographie (EEG) erhoben. Im Vergleich zu den Kontrollbedingungen und dem Spiegel Feedback zeigten die Probanden während des interaktiven Feedbacks in der VR eine signifikant niedrigere Power im alpha (8 – 12Hz), beta (13 – 23) und im unteren gamma (23 – 40 Hz) Frequenzband des prämotorisch-parietalen Netzwerks. Wagner et al. (2014) interpretieren die niedrige Power als erhöhte Hirnaktivität, die visuomotorische und motorische Planungsprozesse wiederspiegelt. Anhand dieser Befunde lässt sich mutmaßen, dass eine interaktive, zielgerichtete VR-Gangtherapie mit bewegungsbezogenem Feedback motorische Gehirnareale aktiviert, die essentiell für motorisches Lernen sind. Wie sich verschiedene Feedbackprogramme mit und ohne VR auf die Hirnaktivität, Neuroplastizität und den Therapieerfolg bei Patienten mit motorischen Beeinträchtigungen auswirken, sind essentielle Fragen für zukünftige Studien, damit die robotergestützten Therapien individuell angepasst, gegebenenfalls mit weiteren Therapieverfahren (z. B. transkranielle elektrische Hirnstimulation) ergänzt und die Rehabilitation optimiert werden kann (Teo et al., 2016).

Teo, W.-P., Muthalib, M., Yamin, S., Hendy, A. M., Bramstedt, K., Kotsopoulos, E. & Ayaz, H. (2016). Does a Combination of Virtual Reality, Neuromodulation and Neuroimaging Provide a Comprehensive Platform for Neurorehabilitation? A Narrative Review of the Literature. Frontiers in Human Neuroscience, 10, 284. https://doi.org/10.3389/fnhum.2016.00284 Turner, D. L., Ramos-Murguialday, A., Birbaumer, N., Hoffmann, U. & Luft, A. (2013). Neurophysiology of robot-mediated training and therapy: A perspective for future use in clinical populations. Frontiers in Neurology, 4, 184. https://doi.org/10.3389/fneur. 2013.00184 Wagner, J., Solis-Escalante, T., Scherer, R., Neuper, C. & Müller

Putz, G. (2014). It’s how you get there: Walking down a virtual alley activates premotor and parietal areas. Frontiers in Human Neuroscience, 8, 93. https://doi.org/10.3389/fnhum.2014.00093

Alisa Berger

Johannes Gutenberg-Universität Mainz alisa.berger@uni-mainz.de

https://doi.org/10.1026/1612-5010/a000254