кандидат биологических наук;
candidate of sciences in biology;
Обоснование. Внедрение программно-аппаратных комплексов (ПАК) с электромиографической (ЭМГ) обратной связью в реабилитацию в задачах управления реальными физическими объектами сдерживается недостаточной разработанностью методического обеспечения. В отличие от экранных и виртуальных тренажёров, такие комплексы формируют замкнутый сенсомоторный контур с участием проприоцептивной обратной связи, что требует специальных методических подходов. В связи с этим актуальным является изучение физиологического обеспечения применения подобных комплексов у здоровых добровольцев с описанием как субъективной оценки сложности, так и объективных характеристик результативности. Цель исследования. Изучить индивидуальные особенности моторного контроля при использовании ПАК с ЭМГ обратной связью при управлении реальным физическим объектом на примере здоровых испытуемых с использованием объективных показателей результативности выполнения упражнений по данным видеоанализа и субъективной оценки нагрузки. Методы. В пилотном наблюдательном поперечном исследовании приняли участие 26 испытуемых 18–35 лет (15 женщин; 11 мужчин) без неврологических заболеваний и нарушений моторики. Использовался ПАК «БИОМОД» (ООО «Нейро МД», Россия) с двумя миографическими датчиками Callibri и ПО на базе Android. Управление модифицированной радиоуправляемой машинкой осуществлялось по ЭМГ-сигналам при сокращении/расслаблении мышц предплечья. Участники в двух сериях упражнений (от себя/к себе) управляли движением машинки в двух постуральных положениях (сидя/стоя) внутри размеченной трассы длиной 5 м. Объективная оценка упражнений проводилась по видеозаписи. Субъективная оценка нагрузки оценивалась после завершения заданий по опроснику NASA-TLX (русскоязычная адаптация). Результаты. В положении сидя у мужчин наблюдалась тенденция к меньшему времени выполнения упражнения и снижению частоты ошибок; в положении стоя данные межполовые различия нивелировались. Интегративный показатель качества управления характеризовался относительной устойчивостью: статистически значимых различий между группами выявлено не было. Анализ субъективной нагрузки по шкале NASA-TLX показал, что наиболее выраженным компонентом являлось «Давление времени» при умеренных значениях умственной нагрузки, физического усилия и относительно низком уровне напряжения. Корреляционный анализ выявил статистически значимые связи между отдельными шкалами NASA-TLX и объективными показателями управления у мужчин; у женщин подобных ассоциаций не обнаружено. Полученные данные указывают на наличие половых различий в структуре взаимосвязей между субъективным восприятием нагрузки и эффективностью управления реальным объектом по ЭМГ.
Background. The introduction of software and hardware systems (SHS) with electromyographic (EMG) biofeedback into rehabilitation for the control of real physical objects is hindered by insufficient development of methodological support. Unlike screen-based and virtual trainers, such systems form a closed sensorimotor loop involving proprioceptive feedback, which requires special methodological approaches. In this regard, the study of the physiological support for the use of such systems in healthy volunteers, with a description of both subjective assessment of difficulty and objective performance characteristics, is relevant. Aim. To study the individual characteristics of motor control when using an SHS with EMG biofeedback for controlling a real physical object in healthy subjects, using objective performance indicators of exercise execution based on video analysis and subjective assessment of workload. Methods. The pilot observational cross-sectional study involved 26 subjects aged 18–35 years (15 women; 11 men) without neurological diseases or motor impairments. An SHS «BIOMOD» (Neuro MD LLC, Russia) with two Callibri myographic sensors and Android-based software was used. A modified radio-controlled car was controlled via EMG signals during contraction/relaxation of forearm muscles. Participants in two series of exercises (push/pull) controlled the movement of the car in two postural positions (sitting/standing) within a marked 5 m track. Objective assessment of the exercises was performed using video recordings. Subjective workload assessment was evaluated after completing the tasks using the NASA-TLX questionnaire (Russian-language adaptation). Results. In the sitting position, men showed a tendency toward shorter exercise completion time and lower error frequency; in the standing position, these sex differences were leveled out. The integrative indicator of control quality was characterized by relative stability: no statistically significant differences were found between groups. Analysis of subjective workload on the NASA-TLX scale showed that the most pronounced component was «Time Pressure», with moderate values of mental demand, physical effort, and a relatively low level of frustration. Correlation analysis revealed statistically significant relationships between individual NASA-TLX scales and objective control indicators in men; no such associations were found in women. The obtained data indicate the presence of sex differences in the structure of relationships between subjective perception of workload and the effectiveness of controlling a real object via EMG. Conclusion. The characteristics of motor control when controlling a real object via EMG in healthy volunteers were studied. The obtained data may serve as a basis for a methodology for using such devices in rehabilitation practice.