HEROES: Robotická rehabilitace lidských končetin a zlepšení výsledků pro mrtvici (HEROES)

Úplný název projektu HEROES je <Human Extremity Robotic Rehabilitation and Outcome Enhancement for Stroke>. Jedná se o multidisciplinární inženýrský projekt neurofyziologické a nervové rehabilitace, vyvinutý Laboratoří lékařské fyziky a digitálních inovací, Lékařská fakulta, Fakulta zdravotnických věd Aristotelovy univerzity v Soluni a podporovaný neurochirurgickým oddělením. Webová stránka projektu je přístupná na https://heroes.med.auth.gr.

Projekt HEROES zahrnuje:

• Klinická studie zaměřená na rehabilitaci pacientů s chronickou mozkovou příhodou (CS) využívající více imerzivních rozhraní člověk-stroj (Brain-Computer Interface (BCI) ovládané zařízení robotických paží, Wearable Robotics Jacket & Gloves, Serious Gaming Application, Augmented Reality prezentace)
• Sekundární off-line neurofyziologická analýza aktivace mozku, konektivity a plasticity, stejně jako elektrofyziologie svalů u pacientů s CS podstupujících 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 CS.
• Cílem výzkumných pracovníků je identifikovat a studovat neurofyziologické funkce a změny mozkové aktivity u chronické CS.

Sítě mozkových neuronů pacientů s chronickou mrtvicí (CS) a zdravých jedinců sdílejí podobné vzorce konektivity, ale nové funkční interakce byly identifikovány jako jedinečné pro sítě pacientů s CS a lze je připsat jak adaptivním, tak maladaptivním organizačním účinkům po mrtvici. 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. Vyšetřovatelé použili bohatou vizuální a hmatovou zpětnou vazbu, prostředí virtuální reality (VRE), BCI řízený exoskeleton a robotické aktuátory a dále zdokumentované efekty plasticity v mozkových sítích.

Rekvalifikace mozkových okruhů a podpora plasticity pro obnovení tělesných funkcí byly uznány mezi klíčovými principy opravy míchy americkým Národním institutem neurologických poruch a mrtvice (US NIH/NINDS). Existující literatura však dosud přesně nepopisuje patofyziologický proces a účinek sCS 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 cévní mozkové příhody, c) kdy ji lze považovat za adaptivní nebo maladaptivní evoluci a d) jak ji lze podpořit nebo jí předcházet. Očekává se, že získané poznatky budou mít klinický význam při prevenci maladaptivní plasticity po CS prostřednictvím individualizované neurorehabilitace a také při navrhování asistenčních technologií pro pacienty s CS.

Tato studie HEROES je jak předklinickým neurofyziologickým vyšetřením na lidských pacientech s CS, jehož cílem je rozšířit základní znalosti o následcích SC na CNS, tak i translační implementací v klinické (rehabilitační) praxi. Naše analýza si klade za cíl nakonec pomoci vytvořit model funkce CNS v různých fázích cévní mozkové příhody (akutní, subakutní, chronická), během různých aktivit (klidový stav, jednoduché motorické úkoly, komplexní senzomotorická aktivita) a ideálně být schopen předvídat negativní výsledek versus možné zotavení. Projekt HEROES si klade za cíl zkoumat a podporovat spící neuroplasticitu po chronické mrtvici, což je typ poranění, který způsobuje hemiparézu, hemiplegoa, tetraparézu nebo 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 elektroencefalografie s vysokou hustotou za účelem prokázání a sledování plasticity CNS.