RU2786989C1 - Method for training and quantifying finger motility and the functional state of the brain for controlling the coordinated movement of the fingers and a device for its implementation - Google Patents

Method for training and quantifying finger motility and the functional state of the brain for controlling the coordinated movement of the fingers and a device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2786989C1
RU2786989C1 RU2021135911A RU2021135911A RU2786989C1 RU 2786989 C1 RU2786989 C1 RU 2786989C1 RU 2021135911 A RU2021135911 A RU 2021135911A RU 2021135911 A RU2021135911 A RU 2021135911A RU 2786989 C1 RU2786989 C1 RU 2786989C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fingers
buttons
training
brain
backlight
Prior art date
Application number
RU2021135911A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Иванович Кияница
Светлана Вячеславовна Лукашина
Original Assignee
Виталий Иванович Кияница
Светлана Вячеславовна Лукашина
Filing date
Publication date
Application filed by Виталий Иванович Кияница, Светлана Вячеславовна Лукашина filed Critical Виталий Иванович Кияница
Application granted granted Critical
Publication of RU2786989C1 publication Critical patent/RU2786989C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: group of inventions relates to the fields of medicine and developmental pedagogy, in particular to neurology and psychiatry, and can be used to restore motility in patients who have suffered an ischemic stroke or have coarse-motor disorders associated with brain and spinal cord injuries and other neurological pathologies of the upper extremities, as well as to prevent the appearance and slow down the development of dementia in the elderly and compensation for developmental delays in children. A device for implementing the method is proposed, and the method includes stages in which the fingers press the buttons of the console with the backlight on until it is turned off, and in each training cycle the right hand or the left hand or both hands are used simultaneously, and the number of buttons turned on in the range from one to five for each of the hands, the frequency and number of re-closures, the amount of the required force of pressing the button with a finger to turn off its backlight is assigned by setting the corresponding values of the listed parameters of the training cycle in the application program on a control-analyzing device electrically connected to the push-button console and implementing a multiply repeating random algorithm for turning on the backlight of the buttons, the assessment of finger motility and the functional state of the brain by controlling the coordinated movement of the fingers is carried out by a control-analyzing device based on the statistical characteristics of the arrays of time intervals between turning the buttons on and off with each finger according to the results of a separate training cycle and in dynamics according to the cumulative information stored in it about all personal training sessions, moreover, in order to expand the informative assessment of the functional state of the brain, training cycles are carried out using only the left eye or only the right eye, or both eyes at the same time.
EFFECT: group of inventions provides a reliable statistical assessment of finger motility and the functional state of the brain by controlling the coordinated movement of the fingers and make it possible to track the effectiveness of training and the dynamics of changes in important functional indicators of the human brain.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к областям медицины и развивающей педагогики, в частности, к неврологии и психиатрии, и может быть использовано для восстановления двигательных функций у больных, перенесших ишемический инсульт или имеющих грубые двигательные нарушения, связанные с травмами головного и спинного мозга и другими неврологическими патологиями верхних конечностей, а также для профилактики появления и замедления развития деменции у пожилых людей и компенсации задержек развития у детей.The invention relates to the fields of medicine and developmental pedagogy, in particular, to neurology and psychiatry, and can be used to restore motor functions in patients who have had an ischemic stroke or have severe motor disorders associated with brain and spinal cord injuries and other neurological pathologies of the upper limbs , as well as to prevent the onset and slow down the development of dementia in the elderly and to compensate for developmental delays in children.

Руки человека тесно связаны с головным мозгом. Связь рук со структурой головного мозга давно известна. Около трети сигналов, получаемых корой головного мозга, приходит от пальцев рук или посылаются ими, а также ладонями, до 30% энергии расходуется мозгом на управление движением пальцев. Доказано, что мысли и глаза ребенка двигаются с той же скоростью, что и пальцы рук, поэтому систематические упражнения по тренировке движений пальцев являются мощным средством повышения работоспособности головного мозга. Уровень развития речи у детей всегда находится в прямой зависимости от степени развития тонких движений пальцев рук.Human hands are closely connected with the brain. The connection of hands with the structure of the brain has long been known. About a third of the signals received by the cerebral cortex come from the fingers or are sent by them, as well as by the palms, up to 30% of the energy is spent by the brain on controlling the movement of the fingers. It has been proven that the thoughts and eyes of a child move at the same speed as the fingers, so systematic exercises to train the movements of the fingers are a powerful means of increasing the efficiency of the brain. The level of development of speech in children is always in direct proportion to the degree of development of fine movements of the fingers.

Японский врач Есия Хасэгава исследовал и успешно использует в практике общения с многочисленными пожилыми пациентами определенные регулярные упражнения пальцами рук для предотвращения и даже лечения старческой деменции (Есия Хасэгава. Как легким движением пальцев прокачать свой мозг. Уникальная японская методика тренировки мышления, памяти, внимания, логики, позволяющая предотвратить старение мозга. - Москва: Эксмо, 2019. - 160 с.). В результате эволюции человека команды, поступающие в кисти рук от мозга, становились все сложнее и сложнее, что, в свою очередь, способствовало невероятно сложной адаптации пальцев, которая влияла на дальнейшее развитие и усложнение головного мозга. Налицо взаимодействие наших пальцев и мозга. Сегодня мы можем говорить о том, что эти процессы шли параллельно, зеркально отражая друг друга. Особую роль играет большой палец человека, не имеющий аналогов в животном мире. Сохраняя активность большого пальца, мы поддерживаем активность головного мозга едва ли не на том же уровне, что и в юности. На подушечках пальцев расположены нервные окончания, связанные с определенными участками в обоих полушариях головного мозга. Чем активнее движения пальцев кисти, тем больше мозг вовлечен в захват сигналов из их кончиков. Происходит подзарядка мозга и улучшение его работыThe Japanese doctor Yoshiya Hasegawa has researched and successfully uses in the practice of communicating with numerous elderly patients certain regular finger exercises to prevent and even treat senile dementia (Yoshiya Hasegawa. How to pump your brain with a light movement of your fingers. A unique Japanese method of training thinking, memory, attention, logic to prevent brain aging - Moscow: Eksmo, 2019. - 160 p.). As a result of human evolution, the commands coming to the hands from the brain became more and more complex, which, in turn, contributed to the incredibly complex adaptation of the fingers, which influenced the further development and complication of the brain. There is an interaction between our fingers and the brain. Today we can say that these processes went in parallel, mirroring each other. A special role is played by the human thumb, which has no analogues in the animal world. Keeping the activity of the thumb, we keep the activity of the brain almost at the same level as in youth. On the pads of the fingers are nerve endings associated with certain areas in both hemispheres of the brain. The more active the movements of the fingers of the hand, the more the brain is involved in capturing signals from their tips. The brain is recharged and its work improves

Правая рука в основном связана с левым полушарием головного мозга, отвечающим за абстрактно-логическое мышление, устную речь, цифровую обработку информации. Работой левого полушария формируется личность, в левом полушарии происходит отбор информации, которая сопутствует человеку в его жизни.The right hand is mainly associated with the left hemisphere of the brain, which is responsible for abstract-logical thinking, oral speech, and digital information processing. The work of the left hemisphere forms a personality, in the left hemisphere there is a selection of information that accompanies a person in his life.

Левая рука управляет правым полушарием головного мозга, которое выражает эмоции, формирует творческие порывы, любовь и чувства, занято интуитивной, эстетической, художественной деятельностью, ведает за конкретно-образное мышление. Правое полушарие проводит суммирование интуитивного опыта.The left hand controls the right hemisphere of the brain, which expresses emotions, forms creative impulses, love and feelings, is engaged in intuitive, aesthetic, artistic activities, and is in charge of concrete-figurative thinking. The right hemisphere carries out the summation of intuitive experience.

Головной мозг управляет биосистемой человека как целостным образованием, функционально не разделяя психических или физиологических составляющих организма. А руки, ладони и пальцы помогают в этом управлении и стимулируют работу мозга, как физиологически, так и психически. Поэтому часть медико-психологических задач, касающихся всего организма человека, можно решать, используя мелкую моторику пальцев рук. Среди таких задач - улучшение у ребенка памяти, внимания, речи, пространственных представлений, снижение утомляемости, повышение способности к произвольному контролю, улучшение почерка, повышение работоспособности, активизация интеллектуальных и познавательных процессов, расширение резервных возможностей функционирования головного мозга ребенка. Активное задействование мелкой моторики пальцев рук имеет определенный потенциал и при реабилитации взрослых после травм и инсультов, для профилактики и замедления развития старческой деменции.The brain manages the human biosystem as an integral entity, functionally without separating the mental or physiological components of the body. And hands, palms and fingers help in this control and stimulate the brain, both physiologically and mentally. Therefore, part of the medical and psychological tasks relating to the entire human body can be solved using fine motor skills of the fingers. Among these tasks are improving the child's memory, attention, speech, spatial representations, reducing fatigue, increasing the ability to voluntary control, improving handwriting, increasing efficiency, activating intellectual and cognitive processes, expanding the reserve capabilities of the child's brain functioning. The active use of fine motor skills of the fingers has a certain potential in the rehabilitation of adults after injuries and strokes, for the prevention and slowing down of the development of senile dementia.

Для этого в настоящее время применяются плетение, нанизывание бусин и колец, сборка мозаики, вырезание из бумаги, используются движения первых трех пальцев, которые обычно активны в быту. Большой, указательный и средний пальцы, а также смежная с ними часть ладони и соответствующее им двигательное поле обозначается как социальная зона руки. Два последних пальца - безымянный и мизинец - находятся вне социальной зоны и в повседневной деятельности обычно пассивны, поэтому многие упражнения не задействуют их, хотя игнорирование в упражнениях безымянного пальца и мизинца на треть снижает эффективность тренировок.For this, weaving, stringing beads and rings, assembling mosaics, paper cutting are currently used, the movements of the first three fingers, which are usually active in everyday life, are used. The thumb, index and middle fingers, as well as the part of the palm adjacent to them and the motor field corresponding to them, are designated as the social zone of the hand. The last two fingers - the ring and little fingers - are outside the social zone and are usually passive in everyday activities, so many exercises do not involve them, although ignoring the ring finger and little finger in exercises reduces the effectiveness of training by a third.

Для получения максимального эффекта упражнения должны включать изолированные движения каждого из пальцев, сочетания различных групповых движений пальцев, необходимость приложения дозированных усилий при выполнении упражнений при задействовании различных каналов связи между мозгом и пальцами рук с возможностью получения статистических значений выбранных критериев оценки функционального состояние конкретного человека.To obtain the maximum effect, exercises should include isolated movements of each of the fingers, combinations of various group movements of the fingers, the need to apply dosed efforts when performing exercises using various communication channels between the brain and fingers with the possibility of obtaining statistical values of the selected criteria for assessing the functional state of a particular person.

Известно, что повторяющиеся активные целенаправленные движения, а особенно - пальцев рук, значительно способствуют восстановлению двигательных функций. У больных, перенесших инсульт, помимо лечебной физкультуры, этот подход в течение последних 10 лет реализован в таких методах, как тренировка в условиях виртуальной реальности, когда пациенты обучаются движениям по обратной связи, и тренировка в условиях, когда движения облегчаются роботом (Черникова Л.А. Пластичность мозга и современные реабилитационные технологии. Анналы клинической и экспериментальной неврологии, 2007, 1(2):40-47). Это позволяет активно включать в программы двигательной реабилитации биоуправление, организованное по электромиограмме и направленное на выработку точных движений пальцев кисти у больных с легкими и умеренными парезами и нарушением мелкой моторики руки, однако не обеспечивает полноценную реабилитацию у пациентов, имеющих грубые двигательные нарушения.It is known that repetitive active purposeful movements, and especially of the fingers, significantly contribute to the restoration of motor functions. In patients who have had a stroke, in addition to physical therapy, this approach has been implemented over the past 10 years in such methods as training in virtual reality, when patients learn movements based on feedback, and training in conditions where movements are facilitated by a robot (Chernikova L. A. Brain plasticity and modern rehabilitation technologies, Annals of Clinical and Experimental Neurology, 2007, 1(2):40-47). This makes it possible to actively include biocontrol in motor rehabilitation programs, organized by electromyogram and aimed at developing accurate finger movements in patients with mild and moderate paresis and impaired fine motor skills of the hand, but does not provide full-fledged rehabilitation in patients with gross motor disorders.

Известным аналогом заявляемого изобретения является экспериментальное исследование тонкой моторики рук с помощью цифрового графического планшета (К.Г. СЕЛИВАНОВА. Экспериментальное исследование тонкой моторики рук с помощью цифрового графического планшета. - ISSN 2079-0023. Вюник НТУ «ХШ», 2012. №18 (991), стр. 137-143). Сутью способа является исследование индивидуальных особенностей тонкой моторики рук испытуемых с помощью разработанного программного средства при выполнении ряда последовательных тестов в виде рисования линейных прямых на цифровом графическом планшете беспроводным пером. Курс коррекции мелкой моторики руки включает тактильное взаимодействие пациента с сенсорной панелью цифрового графического планшета путем последовательного выполнения пациентом упражнений, направленных на развитие моторики руки, и мотивации к активной целенаправленной деятельности. Для этого пациент касается пальцем руки поверхности панели планшета в заданной точке и продолжает двигать пальцем по заданной траектории таким образом, чтобы цвет точек линии траектории по мере движения пальца менялся на заданный - свидетельствующий о положительном выполнении упражнения. Последовательность выполнения упражнений - от простых движений к сложным. При выполнении упражнения движения руки пациента по панели могут повторять движения зубной щетки в полости рта. Длительность курса определяется общей тяжестью состояния пациента и может составлять не менее 22-30 дней при времени занятия 10-30 мин. Занятия проводят 5 дней в неделю. Способ обеспечивает эффективную реабилитацию пациентов данной группы с формированием требуемого двигательного действия как образцового (эталонного) при тренировке групп мышц, участвующих в выполнении сложных движений, обеспечивающих самообслуживание пациента. Возможности этого способа ограничены отсутствием объективной численной оценки функционирования пальцев рук при выполнении предлагаемых заданий.A well-known analogue of the claimed invention is an experimental study of fine motor skills of the hands using a digital graphics tablet (K.G. SELIVANOV. Experimental study of fine motor skills of the hands using a digital graphics tablet. - ISSN 2079-0023. Vyunik NTU "KhSh", 2012. No. 18 ( 991), pp. 137-143). The essence of the method is to study the individual characteristics of the fine motor skills of the hands of the subjects using the developed software tool when performing a series of sequential tests in the form of drawing linear lines on a digital graphics tablet with a wireless pen. The course of correction of fine motor skills of the hand includes tactile interaction of the patient with the touch panel of a digital graphics tablet through the patient's consistent performance of exercises aimed at developing hand motor skills and motivation for active purposeful activity. To do this, the patient touches the surface of the tablet panel with a finger at a given point and continues to move his finger along a given trajectory so that the color of the points of the trajectory line changes to a given one as the finger moves, indicating a positive exercise. The sequence of exercises - from simple movements to complex ones. When performing the exercise, the movements of the patient's hands on the panel can repeat the movements of the toothbrush in the oral cavity. The duration of the course is determined by the overall severity of the patient's condition and can be at least 22-30 days with a session time of 10-30 minutes. Classes are held 5 days a week. EFFECT: method provides effective rehabilitation of patients of this group with the formation of the required motor action as an exemplary (reference) during training of muscle groups involved in the implementation of complex movements that provide self-care for the patient. The possibilities of this method are limited by the lack of an objective numerical assessment of the functioning of the fingers when performing the proposed tasks.

Очень похоже на описанный способ изобретение по патенту RU 2616338 «Способ реабилитационной коррекции мелкой моторики руки» (МПК А61Н 1/00/, А61М 21/02, приоритет от 2015.12.14, опубликовано 2017.04.14), включающее курс тактильного взаимодействия пациента с сенсорной панелью цифрового графического планшета. Целью изобретения является тренировка пациента, позволяющая ему обслуживать себя без посторонней помощи, например, при чистке зубов. Недостатком изобретения является ограниченность перечня решаемых задач.Very similar to the described method, the invention according to patent RU 2616338 "Method for rehabilitation correction of fine motor skills of the hand" (IPC A61N 1/00/, A61M 21/02, priority dated 2015.12.14, published 2017.04.14), including a course of tactile interaction of the patient with the sensory panel of a digital graphics tablet. The aim of the invention is to train the patient, allowing him to serve himself without outside help, for example, when brushing his teeth. The disadvantage of the invention is the limited list of tasks to be solved.

Известен также реабилитационный комплекс ArmeoSpring (Армео Спринг) (сайт в интернете - http://mstvlespb.ru/armeospring), который предлагает эффективную и современную программу реабилитации двигательных функций верхних конечностей для пациентов с инсультами. Исследования в области неврологии подтверждают, что благодаря нейропластичности обеспечивается компенсация и возможность восстановления утраченной функции конечностей путем интенсивных, повторяющихся и ориентированных на выполнение конкретных задач движений. Концепция терапии Armeo увеличивает эффективность программы реабилитации благодаря функциональным, интенсивным и направленным упражнениям. Пациенты даже со значительной утратой двигательных функций могут осуществлять тренировки в присутствии врача-терапевта или инструктора. Таким образом, стимулируется мотивация и повышается потенциал пациента к выздоровлению.Also known is the rehabilitation complex ArmeoSpring (Armeo Spring) (site on the Internet - http://mstvlespb.ru/armeospring), which offers an effective and modern rehabilitation program for the motor functions of the upper limbs for patients with strokes. Neurological research confirms that neuroplasticity provides compensation and the ability to restore lost limb function through intense, repetitive and task-oriented movements. The Armeo therapy concept increases the effectiveness of the rehabilitation program through functional, intense and targeted exercises. Patients, even with a significant loss of motor functions, can exercise in the presence of a general practitioner or instructor. Thus, motivation is stimulated and the patient's potential for recovery is increased.

Недостатками известного технического решения является сложность оборудования для проведения процедур и необходимость присутствия сопровождающего.The disadvantages of the known technical solution is the complexity of the equipment for the procedures and the need for the presence of an attendant.

Известным аналогом является изобретение «Устройство для развития моторики пальцев рук»» по патенту RU 2290090 (МПК А61Н 1/00, приоритет от 2004.07.15, опубликовано 2006.12.27), включающее пружинный механизм в корпусе для дозирования нагрузок на пальцы при их тренировке. Его недостатком является отсутствие обратной биологической связи для оценки эффективности и коррекции тренировок.A well-known analogue is the invention "Device for the development of motor skills of the fingers" "by patent RU 2290090 (MPK A61N 1/00, priority dated 2004.07.15, published 2006.12.27), including a spring mechanism in the housing for dosing loads on the fingers during their training. Its disadvantage is the lack of biofeedback for assessing the effectiveness and correction of training.

Аналогом является также изобретение «Способ реабилитационной оценки функции тонкой моторики кисти»» по патенту RU 2712019 (МПК А61В 5/00, приоритет от 2019.03.22, опубликовано 2020.01.24), основанное на использовании планшетного компьютера для тестирования двигательной активности пациента до и после проведения курса лечения и включающее выполнение движений сведения и разведения пальцев кисти паретичной руки с измерением расстояния между пальцами, прикладываемыми к поверхности сенсорной панели планшетного компьютера. Основным недостатком изобретения является задействование в тренировках и оценках только первого и второго пальцев паретичной руки, что существенно уменьшает результативность тренировок и оценок функции моторики кисти.An analogue is also the invention "Method for rehabilitation assessment of the function of fine motor skills of the hand" according to patent RU 2712019 (IPC А61В 5/00, priority dated 2019.03.22, published 2020.01.24), based on the use of a tablet computer to test the patient's motor activity before and after conducting a course of treatment and including performing movements of bringing and spreading the fingers of the paretic hand with measuring the distance between the fingers applied to the surface of the touch panel of the tablet computer. The main disadvantage of the invention is that only the first and second fingers of the paretic hand are involved in training and evaluation, which significantly reduces the effectiveness of training and evaluation of hand motility function.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является изобретение «Устройство для восстановления и развития функций кистей рук» по патенту RU 2617199 (МПК А61Н 1/00, А63В 23/16, приоритет от 2014.04.09, опубликовано 2017.04.21), содержащее ручной тренажер, объект управления, взаимодействующий с ручным тренажером, тензодатчики, блок сбора и предварительной обработки информации, персональный компьютер для сбора, обработки и хранения информации, устройства зрительной и слуховой связи и регулируемое средство для размещения пользователя, на котором закреплен по меньшей мере с одной стороны ручной тренажер. Отличием изобретения является использование на свободных концах ручного тренажера пластинчатых пружин со сменными элементами с различной степенью шероховатости и плотности для стимуляции тактильных рецепторов, а в качестве объекта управления - марионеток различной конструкции. Сложность устройства делает практически невозможным его использование для массовых индивидуальных тренировок. Дополнительным недостатком является отсутствие механизма количественной объективной оценки мелкой моторики пальцев рук и связанной с этим работы головного мозга.The closest technical solution to the claimed is the invention "Device for the restoration and development of the functions of the hands" according to patent RU 2617199 (IPC А61Н 1/00, А63В 23/16, priority dated 2014.04.09, published 2017.04.21), containing a hand trainer, a control object interacting with a hand trainer, strain gauges, a block for collecting and preprocessing information, a personal computer for collecting, processing and storing information, devices for visual and auditory communication and an adjustable means for accommodating a user, on which a hand trainer is fixed on at least one side . The distinguishing feature of the invention is the use of leaf springs with replaceable elements with different degrees of roughness and density at the free ends of the hand trainer to stimulate tactile receptors, and puppets of various designs as an object of control. The complexity of the device makes it almost impossible to use it for mass individual training. An additional disadvantage is the lack of a mechanism for a quantitative objective assessment of fine motor skills of the fingers and the related work of the brain.

Цель заявляемого изобретения - обеспечение возможности массовой, доступной и дешевой тренировки мелкой моторики пальцев рук с задействованием соответствующих структур головного мозга и постоянной объективной количественной оценкой эффективности тренировок и функционального состояния человека. Поставленная цель в предлагаемом способе тренировки и количественной оценки моторики пальцев рук и функционального состояния головного мозга по управлению координированным движением пальцев рук и устройстве для его реализации, в отличие от известных аналогов и прототипа, достигается объективной численной оценкой динамики изменения физиологических показателей мелкой моторики пальцев рук и функционального состояния взаимосвязанных с пальцами областей головного мозга по итогам технической и функционально-методической реализации комплекса следующих взаимосвязанных лечебно-обучающих действий:The purpose of the claimed invention is to provide the possibility of mass, affordable and cheap training of fine motor skills of the fingers with the involvement of the corresponding structures of the brain and a constant objective quantitative assessment of the effectiveness of training and the functional state of a person. The goal in the proposed method of training and quantitative assessment of the motor skills of the fingers and the functional state of the brain to control the coordinated movement of the fingers and the device for its implementation, in contrast to the known analogues and prototype, is achieved by an objective numerical assessment of the dynamics of changes in the physiological parameters of fine motor skills of the fingers and of the functional state of the areas of the brain interconnected with the fingers based on the results of the technical and functional-methodological implementation of the complex of the following interconnected therapeutic and educational actions:

1. Заданное количество стохастических включений (подсвечиваний) прикладной программой управляюще-анализирующего устройства по одной, две, три, четыре или пять кнопок консолей левой или правой руки или обеих рук вместе;1. The specified number of stochastic inclusions (highlighting) by the application program of the control-analyzing device for one, two, three, four or five buttons of the consoles of the left or right hand or both hands together;

2. Фиксация выключений подсвеченных кнопок и временных интервалов между включением и выключением кнопок каждым задействованным пальцем;2. Fixing the switching off of the illuminated buttons and the time intervals between turning the buttons on and off with each finger involved;

3. Сохранение в базе данных программы временных интервалов реакции на выключение подсветки кнопок в каждом цикле и для каждого пальца;3. Saving in the database of the program of time intervals of the reaction to turning off the backlight of the buttons in each cycle and for each finger;

4. Статистическая обработка полученных массивов информации для оценки времени реакции каждого пальца при выключении случайно подсвеченных кнопок с расчетом математического ожидания, построением графиков изменения этих параметров во времени, отклонений этих параметров в каждой тренировке от их средних накопленных значений;4. Statistical processing of the received information arrays to estimate the reaction time of each finger when randomly illuminated buttons are turned off with the calculation of the mathematical expectation, plotting the change in these parameters over time, the deviations of these parameters in each training session from their average accumulated values;

5. Измерения усилия нажатия кнопки пальцем или задание необходимого усилия для выключения подсветки из двух-трех возможных значений регулировкой пружин в кнопках;5. Measuring the force of pressing a button with a finger or setting the necessary force to turn off the backlight from two or three possible values by adjusting the springs in the buttons;

6. Проверка влияния зрительных каналов на мелкую моторику использованием повязки или очковой оправы с опускающимися шторками для закрытия правого или левого глаза.6. Checking the influence of the visual channels on fine motor skills using a bandage or spectacle frame with drop-down blinds to close the right or left eye.

На фиг. 1 показана схема устройства по заявляемому изобретению. Управляюще-анализирующее устройство 1 с прикладной программой электрически связано интерфейсом (проводами) 2 с подсвечиваемыми двойными кнопками 3 консоли 4.1 для левой руки и консоли 4.2 для правой руки через разъемное соединение. На фиг. 1 кнопочная консоль 4.1 показа в сложенном виде, а кнопочная консоль 4.2 условно показана в настроенном под размеры конкретной ладони и пальцев виде. Каждая двойная кнопка соответствует одному определенному пальцу. Настройка кнопочных консолей 4.1 и 4.2 под размеры ладоней и пальцев рук тренирующихся обеспечивается подвижным креплением рычагов 5 в основании 6 с функцией их сведения, разведения в стороны и фиксации в определенном положении подобно пальцам рук, а подсвечиваемые парные кнопки 3 могут перемещаться по рычагам 5 и крепиться в нужном месте. Очки 7 с опускающимися непрозрачными щитками 8 используются для закрытия левого или правого глаза в отдельных тренировках.In FIG. 1 shows a diagram of a device according to the claimed invention. The control-analyzing device 1 with the application program is electrically connected by interface (wires) 2 with illuminated double buttons 3 of the console 4.1 for the left hand and the console 4.2 for the right hand through a detachable connection. In FIG. 1 the button console 4.1 is shown folded, and the button console 4.2 is conventionally shown adjusted to the size of a particular palm and fingers. Each double button corresponds to one specific finger. Adjusting the push-button consoles 4.1 and 4.2 to the sizes of the palms and fingers of the trainees is ensured by the movable fastening of the levers 5 in the base 6 with the function of bringing them together, spreading them apart and fixing them in a certain position like fingers, and the illuminated paired buttons 3 can move along the levers 5 and be attached in the right place. Goggles 7 with drop-down opaque shields 8 are used to close the left or right eye in separate workouts.

Устройство реализует способ, включающий следующие операции:The device implements a method including the following operations:

- настройка кнопочных консолей 4.1 и 4.2 под размеры ладоней и пальцев рук разведением в стороны рычагов 5 относительно оснований 6 и перемещением по ним и закреплением в удобном месте подсвечиваемых парных кнопок 3;- adjustment of the push-button consoles 4.1 and 4.2 to the sizes of the palms and fingers by spreading the levers 5 to the sides relative to the bases 6 and moving along them and fixing the illuminated paired buttons 3 in a convenient place;

- соединение интерфейсом 2 управляюще-аналитического устройства 1 с парными кнопками 3 через разъемы на кнопочных консолях 4.1 и 4.2;- connection by interface 2 of the control-analytical device 1 with paired buttons 3 through the connectors on the push-button consoles 4.1 and 4.2;

- размещение тренирующегося человека за столом в удобной доступности от кнопочных консолей 4.1 и 4.2;- placement of a training person at a table in convenient accessibility from push-button consoles 4.1 and 4.2;

- вызов на управляюще-анализирующем устройстве 1 прикладной программы и задание параметров очередного цикла тренировки - количества повторений подсвечивания кнопок 3 консолей 4.1 и 4.2, задействуемая в тренировке рука - левая, правая или обе одновременно, количество одновременно подсвечиваемых кнопок - одна, две, три, четыре или пять, требуемое для выключения подсвеченных кнопок усилие, временные интервалы смены подсветок; требуемое для выключения подсветки кнопки усилие задается соответствующим предварительным сжатием пружины; вместо регулирующих усилие выключения подсветки пружин могут использоваться тензодатчики;- calling the application program on the control-analyzing device 1 and setting the parameters of the next training cycle - the number of repetitions of the illumination of the buttons 3 of the consoles 4.1 and 4.2, the hand involved in the training - left, right or both at the same time, the number of simultaneously illuminated buttons - one, two, three, four or five, the force required to turn off the illuminated buttons, the time intervals for changing the backlight; the force required to turn off the backlight of the button is set by the corresponding pre-compression of the spring; instead of springs regulating the force of turning off the backlight, strain gauges can be used;

- при запуске прикладная программа формирует с помощью генератора случайных чисел стохастический процесс подсветки кнопок 3 на консолях 4.1 и 4.2 согласно заданным параметрам очередного цикла тренировки;- when launched, the application program generates, using a random number generator, a stochastic process of backlighting buttons 3 on consoles 4.1 and 4.2 according to the specified parameters of the next training cycle;

- при нажатии тренирующимся подсвеченных кнопок 3 с требуемым усилием программа фиксирует и архивирует временные интервалы от момента включения подсветки до момента выключения подсветки по каждой кнопке 3;- when the trainee presses the illuminated buttons 3 with the required force, the program fixes and archives the time intervals from the moment the backlight is turned on to the moment the backlight is turned off for each button 3;

- при необходимости проверки влияния каналов зрительной информации на мелкую моторику левый или правый глаз закрываются опускающимся щитком 8 очковой оправы 7;- if it is necessary to check the influence of visual information channels on fine motor skills, the left or right eye is closed with a lowering shield 8 of the spectacle frame 7;

- по завершении цикла тренировки в базе данных прикладной программы по накопленным замерам реакций каждого пальца по выключению подсвеченных кнопок рассчитываются статистические оценки функционирования каждого пальца левой и правой руки в этом цикле и накопленную оценку по всем предыдущим циклам для конкретного человека. В качестве таких накопленных статистических оценок будут использоваться:- at the end of the training cycle, in the database of the application program, based on the accumulated measurements of the reactions of each finger to turn off the illuminated buttons, statistical estimates of the functioning of each finger of the left and right hands in this cycle and the accumulated assessment for all previous cycles for a particular person are calculated. The following will be used as such accumulated statistical estimates:

- математическое ожидание времени реакции каждого пальца при выключении соответствующих ему подсвеченных кнопок;- the mathematical expectation of the reaction time of each finger when the corresponding illuminated buttons are turned off;

- графики изменения математических ожиданий во времени;- graphs of changes in mathematical expectations over time;

- отклонения реакции в каждой тренировке от средних накопленных значений;- reaction deviations in each training from the average accumulated values;

- аналогичные статистические оценки усилий нажатия каждым пальцем на кнопки при их выключении.- similar statistical estimates of the efforts of pressing each finger on the buttons when they are turned off.

Предлагаемые способ и устройство для его реализации позволяют посредством целенаправленной тренировки пальцев рук стимулировать интеллектуальное развитие и бороться с его задержкой у детей, задерживать начало проявления старческой деменции у пожилых и замедлять ее прогрессирование, проводить физиотерапевтические процедуры с пациентами, перенесшими инсульт или травмы головного мозга.The proposed method and device for its implementation make it possible, through targeted training of the fingers, to stimulate intellectual development and fight its delay in children, delay the onset of senile dementia in the elderly and slow its progression, and perform physiotherapeutic procedures with patients who have had a stroke or brain injury.

Практическая реализуемость изобретения не вызывает сомнения, так как опирается на известный уровень техники, использование проверенных в других применениях составных частей (подсвечиваемые кнопки и гаджеты - специализированые процессоры, программаторы, смартфоны, персональные компьютеры) и работоспособность подобных прикладных компьютерных программ.The practical feasibility of the invention is not in doubt, since it relies on the prior art, the use of components proven in other applications (illuminated buttons and gadgets - specialized processors, programmers, smartphones, personal computers) and the performance of such applied computer programs.

Claims (2)

1. Способ тренировки и количественной оценки моторики пальцев рук и функционального состояния головного мозга по управлению координированным движением пальцев рук, при котором пальцами рук нажимают на кнопки консоли с включенной подсветкой до ее выключения, причем в каждом тренировочном цикле задействуют правую руку или левую руку, или обе руки одновременно, а количество включаемых кнопок в диапазоне от одной до пяти для каждой из рук, частоту и количество повторных включений, величину необходимого усилия нажатия пальцем на кнопку для выключения ее подсветки назначают заданием соответствующих значений перечисленных параметров тренировочного цикла в прикладной программе на управляюще-анализирующем устройстве, электрически связанном с кнопочной консолью и реализующем многократно повторяющийся случайный алгоритм включения подсветки кнопок, оценку моторики пальцев и функционального состояния головного мозга по управлению координированным движением пальцев рук осуществляют управляюще-анализирующим устройством по статистическим характеристикам массивов временных интервалов между включением и выключением кнопок каждым пальцем по итогам отдельного тренировочного цикла и в динамике по сохраняющейся в нем совокупной информации обо всех проведенных персональных тренировках, причем для расширения информативности оценки функционального состояния головного мозга тренировочные циклы проводят с задействованием только левого глаза или только правого глаза, или обоих глаз одновременно.1. A method for training and quantifying the motor skills of the fingers and the functional state of the brain to control the coordinated movement of the fingers, in which the fingers press the buttons of the console with the backlight turned on until it is turned off, and in each training cycle the right hand or the left hand is involved, or both hands at the same time, and the number of buttons to be turned on in the range from one to five for each of the hands, the frequency and number of repeated activations, the amount of effort required to press the button with your finger to turn off its backlight are assigned by setting the corresponding values of the listed parameters of the training cycle in the application program on the control an analyzing device electrically connected to the button console and implementing a repeatedly repeated random algorithm for turning on the backlight of the buttons, assessing the motor skills of the fingers and the functional state of the brain to control the coordinated movement of the fingers, control analysis is carried out by the statistical characteristics of the arrays of time intervals between turning the buttons on and off with each finger following the results of a separate training cycle and in dynamics according to the aggregate information stored in it about all the personal trainings carried out, and in order to expand the information content of the assessment of the functional state of the brain, training cycles are carried out using only left eye or right eye only, or both eyes at the same time. 2. Устройство для реализации способа по п. 1, включающее очковую оправу с опускающимися щитками для закрытия согласно плану тренировки левого или правого глаза и электрически связанные с управляюще-анализирующим устройством через разъемы на кнопочных консолях двойные индивидуально подсвечиваемые и соответствующие своим пальцам кнопки на подвижных рычагах консолей для левой и правой руки с функцией выключения подсветки при нажатии пальцами на кнопки с заданным усилием, причем консоли выполнены настраиваемыми под размеры ладоней и пальцев тренирующихся, а парные кнопки снабжены устройством регулирования или измерения усилия выключения подсветки кнопок пальцами рук, управляюще-анализирующее устройство имеет загруженную прикладную программу с функцией задания в тренировочном цикле условий тренировки пальцев только левой или только правой, или обеих рук одновременно, количества одновременно подсвечиваемых кнопок в тренировочном цикле в интервале от одной до пяти для каждой руки, количества повторений заданий в цикле, частоты включений подсветки кнопок, реализации стохастического процесса подсветки кнопок консоли, фиксации временных интервалов выключения подсветки каждой кнопки от момента ее включения, архивирования, статистической обработки полученного по испытаниям в одном тренировочном цикле массива зафиксированных задержек выключения подсвеченных кнопок каждым пальцем и сохранения персональной информации обо всех тренировочных циклах, причем в качестве управляюще-анализирующего устройства предпочтительно применяют персональный компьютер.2. A device for implementing the method according to claim 1, including a spectacle frame with drop-down shields for closing according to the training plan for the left or right eye and electrically connected to the control-analyzing device through connectors on the push-button consoles, double individually illuminated and corresponding to their fingers buttons on the movable levers consoles for the left and right hands with the function of turning off the backlight when the fingers are pressed on the buttons with a given force, and the consoles are made customizable to the size of the palms and fingers of the trainees, and the paired buttons are equipped with a device for regulating or measuring the force to turn off the backlight of the buttons with the fingers, the control-analyzing device has a loaded application program with the function of setting in the training cycle the conditions for training the fingers of only the left or only the right, or both hands at the same time, the number of simultaneously illuminated buttons in the training cycle in the range from one to five for each hand, the number repetitions of tasks in a cycle, the frequency of turning on the backlight of the buttons, the implementation of the stochastic process of backlighting the console buttons, fixing the time intervals for turning off the backlight of each button from the moment it was turned on, archiving, statistical processing of the array of fixed delays for turning off the backlit buttons with each finger and saving personal information about all training cycles, and a personal computer is preferably used as a control-analyzing device.
RU2021135911A 2021-12-07 Method for training and quantifying finger motility and the functional state of the brain for controlling the coordinated movement of the fingers and a device for its implementation RU2786989C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2786989C1 true RU2786989C1 (en) 2022-12-27

Family

ID=

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1489768A1 (en) * 1987-11-23 1989-06-30 Viktor N Zaporozhtsev Goggles
US5141343A (en) * 1990-01-18 1992-08-25 William H. Roylance Compressible/expandable keyboard with adjustable key spacing

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1489768A1 (en) * 1987-11-23 1989-06-30 Viktor N Zaporozhtsev Goggles
US5141343A (en) * 1990-01-18 1992-08-25 William H. Roylance Compressible/expandable keyboard with adjustable key spacing

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Hikosaka O. Et al, Long-term retention of motor skill in macaque monkeys and humans, Experimental Brain Research 147(4), January 2003, pp. 494-504. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Khan et al. Review on motor imagery based BCI systems for upper limb post-stroke neurorehabilitation: From designing to application
RU2688723C1 (en) Method of rehabilitation of patients with post-stroke disturbances
Tamburella et al. Influences of the biofeedback content on robotic post-stroke gait rehabilitation: electromyographic vs joint torque biofeedback
JP2001511050A (en) Computerized device for improving motor control in individuals through sensory training
Lee et al. The effects of cognitive exercise therapy on chronic stroke patients’ upper limb functions, activities of daily living and quality of life
Chia Bejarano et al. Robot-assisted rehabilitation therapy: recovery mechanisms and their implications for machine design
Liburkina et al. A motor imagery-based brain–computer interface with vibrotactile stimuli
Asín Prieto et al. Emerging perspectives in stroke rehabilitation
EP4000578A1 (en) Neurorehabilitation system and method for neurorehabilitation
van Delden et al. Comparing unilateral and bilateral upper limb training: the ULTRA-stroke program design
Amin et al. Maximizing stroke recovery with advanced technologies: A comprehensive review of robot-assisted, EMG-Controlled robotics, virtual reality, and mirror therapy interventions
Chong et al. Relationship between output from MIDI-keyboard playing and hand function assessments on affected hand after stroke
RU2786989C1 (en) Method for training and quantifying finger motility and the functional state of the brain for controlling the coordinated movement of the fingers and a device for its implementation
Chernikova et al. Robotic and mechanotherapeutic technology to restore the functions of the upper limbs: Prospects for development
Lyukmanov et al. Brain–computer interfaces in poststroke rehabilitation: a clinical neuropsychological study
RU2632510C1 (en) Method for treatment of pathological motor synergies of upper limbs in patients after cerebrovascular disturbance
RU2786990C1 (en) Method for training, using virtual reality, in rehabilitation of patients with diseases accompanied by limb paresis
Huang et al. Translation of robot-assisted rehabilitation to clinical service in upper limb rehabilitation
RU2762857C1 (en) Device for forming general sensitivity in a virtual environment
RU2760484C1 (en) Method for improving the efficiency of restoring human motor functions using the method for visual control of movements in a simulator based on virtual reality technologies
RU2813807C1 (en) Method of multimodal correction of motor and cognitive disorders in patients who have suffered ischemic stroke
RU2770595C1 (en) Method for rehabilitation
Gaebler-Spira et al. Rehabilitation technologies for cerebral palsy
RU2767139C1 (en) Method for recovery of hand function in patients with upper extremity paresis
RU2766044C1 (en) Method for forming a phantom hand map in patients with upper limb amputation based on neuroplasticity activation