BackgroundTopographical disorientation (TD) is a severe and persistent impairment of spatial orientation and navigation in familiar as well as new environments and a common consequence of brain damage. Virtual reality (VR) provides a new tool for the assessment and rehabilitation of TD. In VR training programs different degrees of active motor control over navigation may be implemented (i.e. more passive spatial navigation vs. more active). Increasing demands of active motor control may overload those visuo-spatial resources necessary for learning spatial orientation and navigation. In the present study we used a VR-based verbally-guided passive navigation training program to improve general spatial abilities in neurologic patients with spatial disorientation.MethodsEleven neurologic patients with focal brain lesions, which showed deficits in spatial orientation, as well as 11 neurologic healthy controls performed a route finding training in a virtual environment. Participants learned and recalled different routes for navigation in a virtual city over five training sessions. Before and after VR training, general spatial abilities were assessed with standardized neuropsychological tests.ResultsRoute finding ability in the VR task increased over the five training sessions. Moreover, both groups improved different aspects of spatial abilities after VR training in comparison to the spatial performance before VR training.ConclusionsVerbally-guided passive navigation training in VR enhances general spatial cognition in neurologic patients with spatial disorientation as well as in healthy controls and can therefore be useful in the rehabilitation of spatial deficits associated with TD.
Der Schlaganfall ist weltweit die häufigste neurologische Erkrankung und oft treten Störungen kognitiver Funktionen als Folgeerscheinungen auf. In dieser Studie wurde untersucht, inwiefern ein Elektroenzephalographie (EEG) basiertes Neurofeedbacktraining (NFT) genutzt werden kann, um neuronale Plastizität nach einem Schlaganfall anzuregen und spezifische kognitive Leistungen von Schlaganfallpatienten zu verbessern. Vorgängerstudien an neurologisch gesunden Probanden konnten zeigen, dass eine willentliche Erhöhung des sensomotorischen Rhythmus (SMR, 12 – 15 Hz) mit einer Verbesserung des deklarativen Gedächtnisses (Langzeitgedächtnis) und eine Verringerung des Theta/Beta Quotienten (4 – 8 Hz/13 – 21 Hz) mit einer Verbesserung der Aufmerksamkeit und Impulskontrolle einhergehen. Sieben neurologisch gesunde Personen (Kontrollgruppe) und sieben Schlaganfallpatienten mit Gedächtnisdefiziten erhielten ein SMR Neurofeedbacktraining. Sechs Schlaganfallpatienten mit Störungen der Aufmerksamkeit und Inhibitionskontrolle nahmen an einem Theta/Beta Neurofeedbacktraining teil. Um die Spezifität der beiden Neurofeedbacktrainings zu überprüfen, wurden vor und nach den Trainings generelle kognitive Fähigkeiten mittels einer umfangreichen neuropsychologischen Testbatterie erhoben. Alle Teilnehmer erhielten 10 Neurofeedback Sitzungen (SMR oder Theta/Beta), wobei sie die Aufgabe hatten ein audio-visuelles Feedbacksignal, das ihre eigene Gehirnaktivität widerspiegelte, zu kontrollieren. Bei Schlaganfallpatienten konnten positive Effekte des Neurofeedbacktrainings auf die kognitive Leistung festgestellt werden. Die Patientengruppen wiesen vor dem Training beträchtliche kognitive Leistungsdefizite im Vergleich zur Kontrollgruppe auf. Nach dem Training unterschieden sie sich jedoch in ihrer kognitiven Leistung nicht mehr auffällig von den Kontrollpersonen. Zusätzliche Analysen bestätigten die Spezifität der unterschiedlichen Trainingsprotokolle. So zeigten die Kontrollgruppe und die SMR Patientengruppe die stärksten Verbesserungen und ebenso die geringsten Verschlechterungen in ihrer deklarativen Gedächtnisleistung im Vergleich zur Theta/Beta Patientengruppe. Währenddessen verbesserte sich die Theta/Beta Patientengruppe im Vergleich zu den anderen Gruppen vor allem in den Tests zu Inhibition und Flexibilität und wies gleichzeitig die geringsten Verschlechterungen auf.
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