NeuroSuitUp: Neurorehabilitace prostřednictvím synergických rozhraní člověk-stroj (NeuroSuitUp)

Celý název projektu NeuroSuitUp je <Neurorehabilitace prostřednictvím synergických interakcí člověk-stroj podporující spící neuroplasticitu při poranění míchy>. Jedná se o multidisciplinární projekt inženýrského projektu neurofyziologické a nervové rehabilitace, který vyvinula Laboratoř lékařské fyziky a digitálních inovací, Lékařská fakulta, Fakulta zdravotnických věd Aristotelovy univerzity v Soluni a podporovaný neurochirurgickým oddělením. Tento výzkum je spolufinancován Řeckem a Evropskou unií (Evropský sociální fond- ESF) prostřednictvím Operačního programu „Rozvoj lidských zdrojů, vzdělávání a celoživotní učení 2014-2020“ v rámci projektu „NeuroSuitUp““ (MIS 5047840 ). Webová stránka projektu je přístupná na https://imedphys.med.auth.gr/project/neurosuitup .

Projekt NeuroSuitUp zahrnuje:

• Klinická studie zaměřená na rehabilitaci pacientů s poraněním krční míchy (CSCI), využívající více imerzivních rozhraní člověk-stroj (rozhraním Brain-Computer Interface (BCI) ovládané robotické paže, Wearable Robotics Jacket & Gloves, Serious Gaming Application, Augmented Reality)
• Sekundární off-line neurofyziologická analýza aktivace, konektivity a plasticity kortikální břečky, stejně jako elektrofyziologie svalů u pacientů s CSCI, kteří podstupují motorické zobrazování (MI) a BCI trénink a asistenci prostřednictvím elektrické svalové stimulace

Milníky studia:

• Cílem vyšetřovatelů je vyvinout, otestovat a optimalizovat zásah založený na mnoha pohlcujících rozhraních člověk-stroj
• Cílem výzkumných pracovníků je vyvinout a ověřit protokoly neurorehabilitace s vlastním tempem pro pacienty s CSCI.
• Cílem výzkumníků je identifikovat a studovat neurofyziologickou funkci a změnu kortikální aktivity u chronické CSCI.

Senzomotorické sítě pacientů s poraněním míchy (SCI) a zdravých jedinců sdílejí podobné vzorce konektivity, ale nové funkční interakce byly identifikovány jako jedinečné pro sítě pacientů SCI a lze je připsat jak adaptivním, tak maladaptivním organizačním účinkům po zranění. Význam těchto jevů jako možných prognostických faktorů i jako přispěvatelů k rehabilitaci pacientů zůstává zatím nespecifikován. Přesný základní neurofyziologický proces a rozsah, v jakém je modulován interakcemi vyššího řádu, také nejsou zcela pochopeny. Daleko důležitější je, že nedávno poprvé prokázala částečné neurologické zotavení u pacientů s kompletním SCI po 5-10 letech od poranění prostřednictvím průlomových neurorehabilitačních protokolů, integrovaných do tradiční lékařské a fyzioterapeutické praxe. Vyšetřovatelé použili bohatou vizuální a hmatovou zpětnou vazbu, prostředí virtuální reality (VRE), BCI řízený exoskeleton a robotické aktuátory a dále zdokumentované efekty plasticity na kortikální úrovni.

Zbytková komunikace mezi mozkem a míchou hraje důležitou roli v případné neurorehabilitaci, protože i při kompletních poraněních je čtvrtina nervových vláken překračujících úroveň poranění funkčně intaktní. Rekvalifikace obvodů CNS a podpora plasticity k obnovení tělesných funkcí byly jako takové uznány mezi klíčovými principy opravy míchy americkým Národním institutem neurologických poruch a mrtvice (US NIH/NINDS). Nicméně existující literatura dosud přesně nepopisuje patofyziologický proces a účinek SCI na CNS a senzomotorické sítě. Měly by být zváženy studie potřebné k řešení tohoto problému (jako je naše studie) a identifikující konkrétní otázky, které je třeba zodpovědět dalším zkoumáním: a) jak a proč je zavedena reorganizace sítí CNS, b) jak se tato reorganizace vyvíjí v čase s ohledem na závažnost a chronicitu poranění, c) kdy jej lze považovat za adaptivní nebo maladaptivní evoluci, a d) jak jej lze podporovat nebo mu předcházet. Očekává se, že získané poznatky budou mít klinický význam při prevenci maladaptivní plasticity po SCI prostřednictvím individualizované neurorehabilitace, stejně jako při navrhování asistenčních technologií pro pacienty s SCI.

Tato studie NeuroSuitUp je jak předklinickým neurofyziologickým vyšetřením na lidských pacientech s SCI, jehož cílem je rozšířit základní znalosti o následcích SCI na CNS, tak i translační implementací v klinické (rehabilitační) praxi. Cílem naší analýzy je případně pomoci vytvořit model Funkce CNS v různých stádiích SCI (akutní, subakutní, chronická), během různých aktivit (klidový stav, jednoduché motorické úkoly, komplexní senzomotorická aktivita), rozlišuje mezi kompletním a neúplným poraněním a v ideálním případě je schopen předvídat negativní výsledek oproti možnému zotavení . Projekt NeuroSuitUp si klade za cíl zkoumat a podporovat dormantní neuroplasticitu po chronické SCI v krční páteři, což je typ poranění, který způsobuje tetraparézu a tetraplegii. Náš protokol zavede školení v mozkových počítačových rozhraních a robotických pažích, virtuálních prostředích (mozkem ovládaná virtuální ramena, avatary a nositelná robotika s rozšířenou realitou se senzory a akčními členy (rukavice a bunda) a bohaté audio/vizuální/hmatové podněty spolu s vážnými herními aplikacemi. pro zvýšení motivace. Vizuální a kinestetické senzomotorické mozkové sítě budou také studovány pomocí vysokohustotní elektroencefalografie za účelem prokázání a sledování plasticity CNS.