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Publication
Using brain-computer interaction and multimodal virtual-reality for augmenting stroke neurorehabilitation
| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 27.08 MB | Adobe PDF |
Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
Every year millions of people suffer from stroke resulting to initial paralysis,
slow motor recovery and chronic conditions that require continuous reha
bilitation and therapy. The increasing socio-economical and psychological
impact of stroke makes it necessary to find new approaches to minimize its
sequels, as well as novel tools for effective, low cost and personalized reha
bilitation. The integration of current ICT approaches and Virtual Reality
(VR) training (based on exercise therapies) has shown significant improve
ments. Moreover, recent studies have shown that through mental practice
and neurofeedback the task performance is improved. To date, detailed in
formation on which neurofeedback strategies lead to successful functional
recovery is not available while very little is known about how to optimally
utilize neurofeedback paradigms in stroke rehabilitation. Based on the cur
rent limitations, the target of this project is to investigate and develop a
novel upper-limb rehabilitation system with the use of novel ICT technolo
gies including Brain-Computer Interfaces (BCI’s), and VR systems. Here,
through a set of studies, we illustrate the design of the RehabNet frame
work and its focus on integrative motor and cognitive therapy based on VR
scenarios. Moreover, we broadened the inclusion criteria for low mobility pa
tients, through the development of neurofeedback tools with the utilization
of Brain-Computer Interfaces while investigating the effects of a brain-to-VR
interaction.
Todos os anos, milho˜es de pessoas sofrem de AVC, resultando em paral isia inicial, recupera¸ca˜o motora lenta e condic¸˜oes cr´onicas que requerem re abilita¸ca˜o e terapia cont´ınuas. O impacto socioecon´omico e psicol´ogico do AVC torna premente encontrar novas abordagens para minimizar as seque las decorrentes, bem como desenvolver ferramentas de reabilita¸ca˜o, efetivas, de baixo custo e personalizadas. A integra¸c˜ao das atuais abordagens das Tecnologias da Informa¸ca˜o e da Comunica¸ca˜o (TIC) e treino com Realidade Virtual (RV), com base em terapias por exerc´ıcios, tem mostrado melhorias significativas. Estudos recentes mostram, ainda, que a performance nas tare fas ´e melhorada atrav´es da pra´tica mental e do neurofeedback. At´e a` data, na˜o existem informac¸˜oes detalhadas sobre quais as estrat´egias de neurofeed back que levam a uma recupera¸ca˜o funcional bem-sucedida. De igual modo, pouco se sabe acerca de como utilizar, de forma otimizada, o paradigma de neurofeedback na recupera¸c˜ao de AVC. Face a tal, o objetivo deste projeto ´e investigar e desenvolver um novo sistema de reabilita¸ca˜o de membros supe riores, recorrendo ao uso de novas TIC, incluindo sistemas como a Interface C´erebro-Computador (ICC) e RV. Atrav´es de um conjunto de estudos, ilus tramos o design do framework RehabNet e o seu foco numa terapia motora e cognitiva, integrativa, baseada em cen´arios de RV. Adicionalmente, ampli amos os crit´erios de inclus˜ao para pacientes com baixa mobilidade, atrav´es do desenvolvimento de ferramentas de neurofeedback com a utilizac¸˜ao de ICC, ao mesmo que investigando os efeitos de uma interac¸˜ao c´erebro-para-RV.
Todos os anos, milho˜es de pessoas sofrem de AVC, resultando em paral isia inicial, recupera¸ca˜o motora lenta e condic¸˜oes cr´onicas que requerem re abilita¸ca˜o e terapia cont´ınuas. O impacto socioecon´omico e psicol´ogico do AVC torna premente encontrar novas abordagens para minimizar as seque las decorrentes, bem como desenvolver ferramentas de reabilita¸ca˜o, efetivas, de baixo custo e personalizadas. A integra¸c˜ao das atuais abordagens das Tecnologias da Informa¸ca˜o e da Comunica¸ca˜o (TIC) e treino com Realidade Virtual (RV), com base em terapias por exerc´ıcios, tem mostrado melhorias significativas. Estudos recentes mostram, ainda, que a performance nas tare fas ´e melhorada atrav´es da pra´tica mental e do neurofeedback. At´e a` data, na˜o existem informac¸˜oes detalhadas sobre quais as estrat´egias de neurofeed back que levam a uma recupera¸ca˜o funcional bem-sucedida. De igual modo, pouco se sabe acerca de como utilizar, de forma otimizada, o paradigma de neurofeedback na recupera¸c˜ao de AVC. Face a tal, o objetivo deste projeto ´e investigar e desenvolver um novo sistema de reabilita¸ca˜o de membros supe riores, recorrendo ao uso de novas TIC, incluindo sistemas como a Interface C´erebro-Computador (ICC) e RV. Atrav´es de um conjunto de estudos, ilus tramos o design do framework RehabNet e o seu foco numa terapia motora e cognitiva, integrativa, baseada em cen´arios de RV. Adicionalmente, ampli amos os crit´erios de inclus˜ao para pacientes com baixa mobilidade, atrav´es do desenvolvimento de ferramentas de neurofeedback com a utilizac¸˜ao de ICC, ao mesmo que investigando os efeitos de uma interac¸˜ao c´erebro-para-RV.
Description
Keywords
Brain-computer interfaces Virtual reality Motor-imagery Stroke Rehabilitation Interfaces cérebro-computador Realidade virtual Imagética motora AVC Reabilitação Informatics Engineering, Speciality in Software Engineering . Faculdade de Ciências Exatas e da Engenharia