Dieser Artikel zu Research in Action wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.
Jedes Jahr wird bei mehr als 50.000 Amerikanern die Parkinson-Krankheit diagnostiziert, eine degenerative Störung, die das Zentralnervensystem angreift und Zittern, Starrheit, Langsamkeit der Bewegung und Gleichgewichtsverlust verursacht. Das Erkennen kann jedoch schwierig sein, insbesondere in frühen Stadien. Um neurodegenerative Erkrankungen wie Parkinson zu erkennen und zu untersuchen, haben Forscher ein System entwickelt, das Signale von Handmuskeln während der Handschrift aufzeichnet.
Motoneuronen übertragen elektrische Signale an die Muskeln, um sie zusammenzuziehen. Die Elektromyographie (EMG) ist ein Prozess, der solche elektrischen Aktivitäten aufzeichnet und grafisch darstellt, um Informationen über den Zustand der Muskeln eines Probanden und der Nervenzellen zu erhalten, die diese steuern. Bei dem neuen Detektionssystem bringt ein Proband EMG-Oberflächenelektroden an seiner Hand an und trägt einen Handschuh, um die Elektroden an Ort und Stelle zu halten. Das Motiv schreibt dann auf ein Tablet und wiederholt einfache, stereotype Handbewegungen, die zwei grundlegende Motorkomponenten umfassen: Festhalten eines Stifts an den Fingern und Bewegen der Hand und der Finger, um geschriebenen Text zu erzeugen. Die Ergebnisse werden sowohl von der Tablette als auch von den Oberflächen-EMG-Elektroden gesammelt.
Ein Analyseprogramm generiert das Ergebnis der Muskelaktivität während dieser kontrollierten Bewegung und stellt wesentliche Unterschiede im Schreib- und Schreibverhalten von Patienten mit Parkinson-Krankheit und älteren gesunden Kontrollpersonen fest. Auf diese Weise könnte ein Kliniker neurodegenerative Erkrankungen wie Parkinson erkennen und untersuchen.
Zu den Systementwicklern gehörten von der National Science Foundation finanzierte Ingenieure von Norconnect, Inc. unter der Leitung von Norconnect-Chefwissenschaftler Michael Linderman.
Mark Latash, Professor für Kinesiologie an der Penn State University, der nicht Teil der Forschungsgruppe ist, sagte, das Projekt sei ein vielversprechender Ansatz, um Ärzten bei der Identifizierung von Biomarkern für die frühe Parkinson-Krankheit zu helfen.
Hans-Leo Teulings, CEO von NeuroScript, LLC in Temple, Az., Ein international renommierter Wissenschaftler und Autor eines branchenüblichen Handschriftenanalysegeräts namens MovAlyzeR, sagte, die von Linderman entwickelte Methode der EMG-Analyse werde das Handschriftparadigma zu einem wertvollen Modell machen und ein Gegenstand wissenschaftlicher Forschung ähnlich Reflexen. Teulings beteiligte sich nicht an dieser Forschung, sondern verfolgte ihre Fortschritte mehrere Jahre lang genau.
Neue biomedizinische Geräte erfassen und verarbeiten große Datenmengen, sagte Boris Murmann, Associate Professor am Department of Electrical Engineering der Stanford University. Gleichzeitig müssen sie normalerweise mit einer Batterie betrieben werden. Daher ist das Design und die Optimierung für einen niedrigen Energieverbrauch in diesen Anwendungen und in der gesamten Branche zu einem Hauptthema geworden. Linderman bot den Studenten die Möglichkeit, in diesem wichtigen Bereich zu forschen, sagte Murmann.
Linderman arbeitete mit vielen US-amerikanischen Universitäten und einer High School, der Ogdensburg Free Academy in Ogdensburg, New York, zusammen. Das Pilotprojekt und die medizinischen Studien wurden im Claxton-Hepburn Medical Center, Ogdensburg, New York, und im Dartmouth-Hitchcock Medical Center, Libanon, New York, durchgeführt.
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