Udvikling af optimale sensoriske feedbackstrategier for at maksimere funktion efter tetraplegi

Det overordnede mål med denne undersøgelse er at sammenligne de fornemmelser, der opfattes fra intrakortikal mikrostimulering (ICMS), med dem, der opfattes fra perifer nervestimulering (PNS), og også med opfattede fornemmelser fra en kombination af ICMS og PNS.

Forudgående undersøgelse

Deltagere i denne undersøgelse vil være personer med en høj rygmarvsskade, som allerede er tilmeldt den kliniske prøve "Reconnecting the Hand and Arm to the Brain (ReHAB)" (ID# NCT03898804). ReHAB-klinikprøven indebærer at modtage små elektrodearrays i hjernen og små elektroder omkring nogle af nerverne i armen. Målet med ReHAB-klinikprøven er at genetablere arm- og håndbevægelse og fornemmelse hos personer med lammelse fra en rygmarvsskade.

Mål for denne kliniske prøve

Formålet med den foreslåede undersøgelse er at undersøge perceptionen og den funktionelle påvirkning af sensorisk neurostimulering hos deltagere med tetraplegi. Forskere vil udvikle og implementere nye paradigmer for ICMS anvendt på primær somatosensorisk cortex (S1) og PNS anvendt på overekstremitetsnerver gennem kronisk implanterede manchet-elektroder. Forskere vil også udvikle og vurdere hybride neurostimuleringsparadigmer, der involverer parret anvendelse af ICMS og PNS. For hvert paradigme vil forskere kvantificere den opfattede fornemmelse med klassiske psykofysiske metoder. Forskere vil også implementere tilgangen i lukkede-opgaver i virtual reality styret gennem afkodede kortikale signaler optaget fra intrakortikale mikroeletrodearrays. Endelig vil forskere vurdere påvirkningen af hvert stimuleringsparadigme på den resterende sensoriske funktion.

I Mål 1 vil forskere udvikle et nyt ICMS-paradigme, der forsøger at genskabe både de temporale og rumlige aktiveringsmønstre, der forekommer i S1 under normal berøring. Forskere vil sammenligne dette nye paradigme med andre eksisterende ICMS-kodere. Forskere vil vurdere påvirkningen af hver ICMS-koder på perceptuel respons, opgavepræstation i virtual reality (VR) og resterende sensorisk funktion. I Mål 2 vil forskere udvikle nye PNS-paradigmer og vurdere effektiviteten af PNS for sensorisk feedback hos mennesker med tetraplegi for første gang. Som i Mål 1 vil forskere udvikle og sammenligne flere PNS-kodere, herunder dem der gengiver aspekter af den perifere respons på normal berøring og traditionelle lineære kodere. Vi vil vurdere påvirkningen af hver PNS-koder på perceptuel respons, opgavepræstation i VR og resterende sensorisk funktion. I Mål 3 vil vi udvikle hybride neurostimuleringsparadigmer, der parrer ICMS med PNS. Vi vil vurdere påvirkningen af stimuleringskoder og stimuleringsamplitude på de opfattede fornemmelser genereret af hybrid stimulering. Vi vil derefter undersøge påvirkningen af PNS-ICMS tidsforsinkelser inden for det hybride neurostimuleringsparadigme på den perceptuelle respons, funktionelle påvirkning og påvirkning på resterende sensorisk funktion.

Alle deltagere vil deltage i alle mål og vil modtage alle stimuleringstilgange og udføre alle opgaver og målinger. Alle deltagere vil tjene som deres egen kontrol for de planlagte statistiske analyser. Undersøgelsen vil generere titusindvis af perceptuelle respons datapunkter, hundredvis af funktionelle opgave datapunkter og hundredtusindvis af intrakortikale optagelser (til eksplorative analyser).