舌のコマンド精度の向上：電気触覚フィードバックトレーニングの威力を解き放つ

Improving Tongue Command Accuracy: Unlocking the Power of Electrotactile Feedback Training.

抄録

脊髄損傷や神経障害のある人は、日常的な作業を行う際に介助を必要とすることが多い。ハンドフリーの支援技術（AT）、特に舌で操作するATの利用は、舌が脳神経によって制御され、脊髄損傷の存在下でも機能を維持することから、実現可能な解決策を提供する可能性がある。しかし、既存の口腔内ATは、これらの命令を正確に発するために、かなりのレベルの訓練が必要である。この訓練プロセスを最小化するため、我々は多機能口腔内支援技術（MORA）のために直感的な舌コマンドを設計した。我々の先行研究では、舌の運動学習を伴うタスクにおいて、電気触覚フィードバックが視覚フィードバックよりも優れていることを実証した。本研究では、MORAの新しい舌コマンドを学習するために、電気刺激（E-stim）を舌への電気触覚フィードバックとして導入し、コマンドの正確さと精度における電気触覚フィードバックの有効性を定量的に分析した。健常者14名を対象に、ランダムコマンド課題を用いて舌コマンドの精度を評価した。その結果、1回の試行で接触したセンサーの平均値は、1.57±0.15から1.16±0.05に有意に減少した。電気触覚フィードバックによる訓練後、83％の試行が1つのコマンドのみを作動させた状態で完了した。これらの結果は、電気刺激により、被験者の舌コマンドトレーニングの正確さと精度の両方が向上したことを示唆している。本研究の結果は、電気触覚フィードバックをMORAの正確で精密なコマンドトレーニング技術として導入する道を開くものである。

People with spinal cord injury or neurological disorders frequently require aid in performing daily tasks. Utilizing hand-free assistive technologies (ATs), particularly tongue-controlled ATs, may offer a feasible solution as the tongue is controlled by a cranial nerve and remains functional in the presence of spinal cord injury. However, existing intra-oral ATs require a significant level of training to accurately issuing these commands. To minimize the training process, we have designed intuitive tongue commands for our Multifunctional intraORal Assistive technology (MORA). Our prior works demonstrated that electrotactile feedback outperformed visual feedback in tasks involving tongue motor learning. In this study, we implement electrical stimulation (E-stim) as electrotactile feedback on the tongue to teach new tongue commands of MORA, and quantitatively analyze the efficacy of the electrotactile feedback in command accuracy and precision. The random command task was adopted to evaluate tongue command accuracy with 14 healthy participants. The average sensors contacted per trial dropped significantly from 1.57 ± 0.15 to 1.16 ± 0.05 with electrotactile feedback. After training with electrotactile feedback, 83% of the trials were completed with only one command having been activated. These results suggest that E-stim enhanced both the accuracy and precision of subjects' tongue command training. The results of this study pave the way for the implementation of electrotactile feedback as an accurate and precise command training technique for MORA.