Actividad cerebral durante la producción de movimiento

El movimiento voluntario humano está asociado con al menos dos tipos distintos de cambios electroencefalográficos (EEG) del cuero cabelludo. Los potenciales relacionados con eventos son lentos, con señales de CC que se desarrollan en la región bifrontal tan pronto como 1,5 segundos antes del movimiento. Se detectan promediando múltiples eventos en el dominio del tiempo y generalmente requieren al menos 40-50 eventos para permitir la detección de la señal dentro del ruido. Sin embargo, los cambios de frecuencia son más robustos y se pueden ver de forma fiable en las trazas individuales. Los cambios de frecuencia ocurren en el rango alfa (8-13 Hz) así como beta (13-30 Hz) y pueden ocurrir hasta 2 segundos antes del movimiento. Esto lleva a la noción de que el análisis en tiempo real del EEG puede permitir predecir el movimiento individual. Si esto pudiera hacerse de forma fiable, podría proporcionar más información sobre cómo se prepara el cerebro para el movimiento, así como posibles opciones terapéuticas, como el control del dispositivo protésico de base cortical.

Nuestro estudio inicial, en lo sucesivo Fase 1, es un estudio exploratorio que utiliza EEG en tiempo real para identificar los factores que permiten predecir de forma fiable el movimiento voluntario humano normal. Los sujetos serán voluntarios normales, estudiados en el laboratorio de EEG en la Sección de Control Motor Humano. Se les pedirá a los sujetos que realicen una tarea motora simple que involucre una secuencia de movimientos de los dedos mientras se someten a un registro EEG de rutina con electromiografía de superficie. Luego, el EEG se procesará utilizando técnicas estándar para identificar la ubicación y el curso temporal de las señales del EEG en respuesta al movimiento. Una vez que esto haya ocurrido, los sujetos regresarán para un estudio en tiempo real que utilizará sus factores identificados individualmente para predecir su movimiento. Los efectos del entrenamiento en la precisión de la predicción también se explorarán mediante la programación de múltiples sesiones de predicción en tiempo real por sujeto en el transcurso de varias semanas. La tasa de predicción de movimiento exitosa será la medida de resultado principal.

Después de que podamos predecir con precisión la intención de movimiento con voluntarios sanos, es decir, la tasa de falsos positivos es inferior al 20 % y la tasa de falsos negativos inferior al 50 %, estudiaremos si podemos lograr la misma precisión de predicción con pacientes con accidente cerebrovascular y pacientes con enfermedad primaria. esclerosis lateral (PLS) o esclerosis lateral amiotrófica (ELA). Los pacientes con accidente cerebrovascular y los pacientes con ALS/PLS realizarán el mismo procedimiento que los sujetos en la parte de la Fase 1 del ensayo.

La Fase 2 de la investigación se extenderá a un tipo diferente de movimiento, alcanzando ya un parámetro adicional, el campo espacial del objetivo previsto del movimiento. Además, la Fase 2 también incluirá magnetoencefalografía (MEG), así como métodos de EEG para clasificar las características espaciotemporales de estos parámetros de movimiento. La principal medida de resultado de la fase 2 del estudio será la predicción exitosa de los objetivos previstos de alcances a campos ipsilaterales o contralaterales, antes del inicio del movimiento.

En la Fase 3 de la investigación, voluntarios sanos realizarán una tarea simple de movimiento de los dedos que se analizará prestando especial atención al momento de la intención de moverse y cómo la intención afecta la señal del EEG. Para evaluar si los movimientos espontáneos sin instrucción previa se asocian con marcadores fisiológicos diferentes de los típicos paradigmas de ritmo propio, se realizará una sesión de registro después de colocar el capuchón de EEG sin instruir al sujeto.

Los resultados de este estudio se utilizarán luego para diseñar protocolos adicionales que estudien el movimiento voluntario humano y las aplicaciones clínicas, según corresponda.