HEROES: Human Extremity Robotic Rehabilitation and Outcome Enhancement for Stroke (HEROES)

HEROES-projektets fulde titel er <Human Extremity Robotic Rehabilitation and Outcome Enhancement for Stroke>. Det er et multidisciplinært neurofysiologisk og neural rehabiliteringsingeniørprojekt, udviklet af Lab of Medical Physics & Digital Innovation, School of Medicine, Fakultet for Sundhedsvidenskab Aristoteles University of Thessaloniki og støttet af en neurokirurgisk afdeling. Hjemmesiden for projektet kan tilgås på https://heroes.med.auth.gr.

HEROES-projektet involverer:

• En klinisk undersøgelse til rehabilitering af patienter med kronisk slagtilfælde (CS), ved hjælp af flere fordybende menneske-maskine-grænseflader (Brain-Computer Interface (BCI) kontrolleret robotarmsenhed, Wearable Robotics Jacket & Gloves, Serious Gaming Application, Augmented Reality-præsentation)
• En sekundær off-line neurofysiologisk analyse af hjerneaktivering, tilslutning og plasticitet samt muskelelektrofysiologi hos patienter med CS, der gennemgår motorisk billedsprog (MI) og BCI træning og assistance gennem elektrisk muskelstimulering

Milepæle i undersøgelsen:

• Efterforskerne sigter mod at udvikle, teste og optimere en intervention baseret på flere fordybende menneske-maskine-grænseflader
• Efterforskerne sigter mod at udvikle og validere neuro-rehabiliteringsprotokoller i eget tempo for patienter med CS.
• Efterforskerne sigter mod at identificere og studere den neurofysiologiske funktionalitet og ændring af hjerneaktivitet i kronisk CS.

Hjerneneuron-netværkene hos patienter med kronisk slagtilfælde (CS) og raske individer deler lignende forbindelsesmønstre, men nye funktionelle interaktioner er blevet identificeret som unikke for CS-patientnetværk og kan tilskrives både adaptive og maladaptive organisationseffekter efter slagtilfældet. Betydningen af ​​sådanne fænomener både som mulige prognostiske faktorer og som bidragydere til patientrehabilitering er endnu uspecificeret. Den nøjagtige underliggende neurofysiologiske proces og omfanget af denne moduleres af interaktioner af højere orden er heller ikke fuldt ud forstået. Efterforskerne brugte rig visuel og taktil feedback, virtual reality-miljøer (VRE), BCI-kontrollerede exoskelet og robotaktuatorer og desuden dokumenterede plasticitetseffekter på hjernenetværkene.

Genoptræning af hjernekredsløb og fremme af plasticitet for at genoprette kropsfunktioner er blevet anerkendt blandt nøgleprincipperne for rygmarvsreparation af US National Institute of Neurological Disorders and Stroke (US NIH/NINDS). Ikke desto mindre skildrer eksisterende litteratur endnu ikke med præcision den patofysiologiske proces og virkning af sCS på CNS og de sensorimotoriske netværk. Undersøgelser, der er nødvendige for at løse dette problem (såsom vores undersøgelse), bør overvejes, og identificere specifikke spørgsmål, der skal besvares gennem yderligere undersøgelser: a) hvordan og hvorfor reorganisering af CNS-netværk etableres, b) hvordan denne reorganisering udvikler sig over tid i forhold til slagtilfældets sværhedsgrad og kronicitet, c) hvornår kan det betragtes som en adaptiv eller maladaptiv evolution, og d) hvordan kan det henholdsvis fremmes eller forebygges. Den opnåede indsigt forventes at have klinisk relevans i forebyggelse af maladaptiv plasticitet efter CS gennem individualiseret neuro-rehabilitering, samt i design af hjælpeteknologier til CS-patienter.

Dette HEROES-studie er både en præ-klinisk neurofysiologisk undersøgelse af humane CS-patienter, der har til formål at fremme grundlæggende viden om SC-følger til CNS og også en translationel implementering i klinisk (rehabilitering) praksis. Vores analyse sigter mod på sigt at hjælpe med at producere en model af CNS-funktion langs forskellige stadier af slagtilfælde (akut, subakut, kronisk), under forskellig aktivitet (hviletilstand, simple motoriske opgaver, kompleks sansemotorisk aktivitet) og ideelt set i stand til at forudsige negativ resultat versus mulig genopretning. HEROES-projektet har til formål at undersøge og fremme sovende neuroplasticitet efter kronisk slagtilfælde, en type skade, der forårsager hemiparese, hemiplegoa, tetraparese eller tetraplegi. Vores protokol vil implementere træning i hjernecomputergrænseflader og robotarme, virtuelle miljøer (hjernekontrollerede virtuelle arme, avatarer og augmented reality-bærbare robotter med sensorer og aktuatorer (handsker og jakke) og rige audio/visuelle/taktile stimuli sammen med seriøse spilapplikationer at øge motivationen. Visuelle og kinæstetiske sensorimotoriske hjernenetværk vil også blive undersøgt ved hjælp af high density elektroencefalografi for at demonstrere og overvåge CNS plasticitet.