Resting-state fMRI correlates of self-balancing robot-assisted lower-limb rehabilitation after stroke: a pilot randomized controlled neuroimaging study
यह पायलट रैंडमाइज्ड कंट्रोल्ड न्यूरोइमेजिंग अध्ययन प्रदर्शित करता है कि चार सप्ताह का सेल्फ-बैलेंसिंग रोबोट-असिस्टेड लोअर-लिम्ब पुनर्वास, सबकोर्टिकल स्ट्रोक वाले रोगियों में संतुलन और मोटर फंक्शन में महत्वपूर्ण सुधार करता है, जो मोटर, विजुअल और कॉग्निटिव कंट्रोल नेटवर्क के भीतर रेस्टिंग-स्टेट ब्रेन एक्टिविटी और कनेक्टिविटी में चयनात्मक परिवर्तनों के साथ जुड़ा हुआ है।
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जब किसी व्यक्ति को स्ट्रोक आता है, तो मस्तिष्क की पैरों को संकेत भेजने की क्षमता अक्सर बाधित हो जाती है, जिससे वे कमजोर और अस्थिर हो जाते हैं। कई लोगों के लिए, फिर से स्वतंत्र रूप से चलने का मार्ग संतुलन और ताकत वापस पाने के लिए मस्तिष्क को पुन: प्रशिक्षित करने की मांग करता है। जबकि पारंपरिक चिकित्सा में घंटों अभ्यास शामिल होता है, नई तकनीक एक अलग दृष्टिकोण प्रदान करती है: रोबोट जो मरीजों को सुरक्षित रूप से सीधे खड़े होने और अपना वजन स्थानांतरित करने में मदद करते हैं। वैज्ञानिक लंबे समय से यह जानना चाहते थे कि क्या इस तरह का सहायता प्राप्त अभ्यास केवल मांसपेशियों को मजबूत करने से कहीं अधिक कुछ करता है। उन्हें संदेह है कि यह वास्तव में इस प्रक्रिया में बदल सकता है कि रोगी के विश्राम के दौरान मस्तिष्क के आंतरिक नेटवर्क कैसे संवाद करते हैं। इसे समझने के लिए, शोधकर्ता मस्तिष्क का अध्ययन तब नहीं करते जब वह कठिन कार्य कर रहा होता है, बल्कि तब करते हैं जब वह शांत होता है, और गतिविधि के सूक्ष्म, प्राकृतिक उतार-चढ़ाव को मापते हैं जो यह प्रकट करते हैं कि विभिन्न क्षेत्र आपस में कैसे बात करते हैं। यह शांत अवस्था महत्वपूर्ण है क्योंकि यह मस्तिष्क के अंतर्निहित संगठन को दर्शाती है, जो किसी व्यक्ति के नए कौशल सीखने या चोट से उबरने के साथ बदल सकता है।
शंघाई में शोधकर्ताओं की एक टीम ने यह परीक्षण करने के लिए हाथ बढ़ाया कि क्या एक विशिष्ट प्रकार का रोबोट-सहायता प्राप्त प्रशिक्षण स्ट्रोक से बचे लोगों के संतुलन में सुधार कर सकता है और यदि हाँ, तो क्या ये सुधार मस्तिष्क की 'रेस्टिंग स्टेट' (विश्राम अवस्था) में परिवर्तनों से जुड़े हैं। उन्होंने एक सेल्फ-बैलेंसिंग एक्सोस्केलेटन (स्व-संतुलित बाह्य कंकाल) पर ध्यान केंद्रित किया, जो एक पहनने योग्य रोबोट है जो मरीज के वजन को सहारा देता है और साथ ही उन्हें खड़े होने, अपना संतुलन बदलने और कदम रखने का अभ्यास करने की अनुमति देता है। पुराने मशीनों के विपरीत जो केवल मरीज के पैरों को हिलाती हैं, यह उपकरण मरीज को अपनी मुद्रा (पोस्चर) और वजन को सक्रिय रूप से नियंत्रित करने की आवश्यकता देता है, जिससे सीधा खड़ा रहने की प्रक्रिया में मस्तिष्क संलग्न होता है। इस अध्ययन में हाल ही में स्ट्रोक से पीड़ित चौबीस मरीज शामिल थे जो स्वतंत्र रूप से चलने में असमर्थ थे। आधे मरीजों को चार सप्ताह के लिए रोबलेट का उपयोग करने के लिए सौंपा गया, जबकि अन्य आधे समूह को समान समय और ध्यान मिला लेकिन उन्होंने रोबोट के यांत्रिक समर्थन के बिना एक स्थिर बिस्तर पर समान खड़े होने वाले व्यायाम किए। दोनों समूहों ने अपना मानक भौतिक चिकित्सा (फिजिकल थेरेपी) भी जारी रखी।
परिणामों ने दिखाया कि रोबोट का उपयोग करने वाले समूह ने स्थिर बिस्तर वाले समूह की तुलना में अपने संतुलन और पैर की ताकत में काफी अधिक प्रगति की। चार सप्ताह के बाद, रोबोट उपयोगकर्ताओं ने खड़े होने और चलने की क्षमता को मापने वाले परीक्षणों में बहुत उच्च स्कोर किया, जिससे पता चलता है कि रोबोट की विशिष्ट मांगें—जिसमें सक्रिय वजन स्थानांतरण और पोस्चर नियंत्रण की आवश्यकता होती है—एक अद्वितीय लाभ प्रदान करती हैं। यह देखने के लिए कि मस्तिष्क के भीतर क्या हो रहा था, शोधकर्ताओं ने प्रतिभागियों के मस्तिष्क का प्रशिक्षण से पहले और बाद में स्कैन किया। उन्होंने मस्तिष्क की विश्राम अवस्था की गतिविधि में परिवर्तन को देखा, विशेष रूप से इस बात पर ध्यान केंद्रित किया कि विभिन्न क्षेत्र कैसे संवाद करते हैं। उन्होंने पाया कि रोबोट समूह ने मस्तिष्क की गतिविधि में विशिष्ट परिवर्तन दिखाए जो दूसरे समूह में नहीं दिखे थे। ये परिवर्तन कई प्रमुख क्षेत्रों में दिखाई दिए: मस्तिष्क के पिछले हिस्से (मिडलाइन के पास), जो यह समझने में शामिल है कि हम अंतरिक्ष/स्थान में अपने शरीर को कैसे महसूस करते हैं; दृश्य जानकारी को संसाधित करने वाले क्षेत्र; और फ्रंटल लोब के हिस्से जो ध्यान और योजना बनाने में मदद करते हैं।
विशेष रूप से, शोधकर्ताओं ने देखा कि रोबोट समूह में मस्तिष्क के पिछले हिस्से में बढ़ी हुई गतिविधि और मस्तिष्क के टेम्पोरल लोब के मध्य भाग और मोटर क्षेत्र के बीच मजबूत संबंध थे। उन्होंने संतुलन के लिए जिम्मेदार क्षेत्रों में मस्तिष्क के दोनों हिस्सों के बीच संचार को मजबूत होते भी देखा। ये परिवर्तन बताते हैं कि रोबोट प्रशिक्षण ने मस्तिष्क के नेटवर्क्स को इस तरह से पुनर्गठित करने में मदद की जो खड़े होने और चलने में बेहतर सहायता प्रदान कर सके। अध्ययन में इस बात का कोई प्रमाण नहीं मिला कि प्रशिक्षण ने पूरे मस्तिष्क में कनेक्शन के समग्र घनत्व को बदल दिया, और न ही यह पाया गया कि परिवर्तन सभी मस्तिष्क क्षेत्रों में समान थे। इसके बजाय, सुधार चयनात्मक थे, जो दृष्टि, शरीर की जागरूकता और मोटर नियंत्रण से जुड़े विशिष्ट तंत्रों को लक्षित करते थे। शोधकर्ताओं ने उल्लेख किया कि हालांकि नैदानिक सुधार स्पष्ट थे, लेकिन मस्तिष्क के परिवर्तन लोगों के एक छोटे समूह में देखे गए, इसलिए ये निष्कर्ष एक अंतिम प्रमाण के बजाय एक आशाजनक सुराग के रूप में कार्य करते हैं। अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि सेल्फ-बैलेंसिंग रोबोट प्रशिक्षण मस्तिष्क को इस तरह से संलग्न करता है जो रिकवरी का समर्थन करता है, जो संभावित रूप से मस्तिष्क को उन नेटवर्क्स को फिर से व्यवस्थित करने में मदद करता है जिनकी आवश्यकता संतुलन बनाए रखने और पैरों को चलाने के लिए होती है।
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