Una demostración clínica de la interfaz cerebro-computadora de EEG para pacientes con ELA (ALS)

Las personas afectadas por trastornos motores graves como la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) necesitan métodos alternativos de comunicación y control. Es posible que no puedan usar ni siquiera las tecnologías de asistencia convencionales más básicas, que dependen de una forma u otra de los músculos. Para estas personas, la tecnología de comunicación y control que no dependa de la función neuromuscular es fundamental. Las interfaces cerebro-computadora (BCI) pueden dar a estos individuos una capacidad de comunicación y control que no depende de los nervios y los músculos. Se ha demostrado que incluso las personas que están casi completamente paralizadas pueden controlar los ritmos motores sensores y otras características de la actividad electroencefalográfica (EEG) registrada en el cuero cabelludo y que pueden usar este control para mover el cursor de una computadora en una o dos dimensiones, para seleccionar letras o iconos, o incluso para mover un brazo robótico. El grupo ahora se enfoca en desarrollar aplicaciones BCI clínicamente prácticas, traduciéndolas del laboratorio a los hogares de las personas y estableciendo que pueden tener un impacto positivo en la vida de las personas con discapacidades severas.

El objetivo de este proyecto de demostración de VA es mostrar que la tecnología BCI es una nueva opción de control y comunicación clínicamente práctica e importante que puede mejorar la vida de los veteranos con esclerosis lateral amiotrófica (ELA). El proyecto probará cuatro hipótesis bien respaldadas: (1) que las personas con ELA que encuentran (o pronto encontrarán) la tecnología de asistencia convencional inadecuada pueden y usarán un sistema BCI para propósitos importantes en su vida diaria sin una supervisión técnica cercana, 2) continuarán e incluso aumentarán este uso a lo largo del período del estudio, (3) que el uso de BCI mejorará sus vidas, y 4) BCI mejorará las vidas de sus familias y cuidadores.

De acuerdo con estas hipótesis, los objetivos son:

Objetivo 1: Reclutar equipos de 2 a 4 personas de profesionales de la salud de VA (p. ej., médicos, enfermeras, enfermeras practicantes, asistentes médicos, técnicos de EEG, terapeutas, especialistas en rehabilitación, investigadores médicos) en cada uno de los 5 a 6 centros de VA participantes, y capacitarlos en el uso y soporte continuo del sistema de hogar BCI. Estos equipos utilizarán la base de datos VA ALS, los afiliados locales de la Asociación ALS y las clínicas VA para identificar y reclutar en cada sitio a 3 o 4 pacientes con ALS que no están adecuadamente atendidos por la tecnología de asistencia convencional; tener ambientes físicos y sociales estables; y tener cuidadores con habilidades informáticas básicas que estén dispuestos a apoyar el uso de BCI. Los equipos de VA instalarán sistemas BCI en los hogares de los pacientes y les enseñarán a ellos y a sus cuidadores cómo usar el sistema diariamente para las aplicaciones que desean los pacientes individuales, como correo electrónico, control ambiental, conversaciones mediadas por computadora, procesamiento de textos y/o entretenimiento. Los equipos de VA proporcionarán supervisión basada en Internet a larga distancia a medida que los pacientes comiencen a utilizar la tecnología BCI para la comunicación y el control en su vida diaria. Los equipos del Proyecto estarán disponibles para la supervisión en el sitio al comienzo del uso de BCI y para evaluaciones periódicas en el hogar más adelante. Además de brindar supervisión y orientación continuas del proyecto, el grupo se concentrará en reducir la necesidad de apoyo continuo de expertos (tanto en el sitio como a distancia) incorporando al software BCI adaptaciones y ajustes que son esenciales para una operación confiable y simplificando y agilizar la interfaz del cuidador y otros aspectos del funcionamiento del sistema. El objetivo final es un sistema práctico que pueda ser utilizado por muchas personas con discapacidades graves en sus hogares con un soporte técnico continuo mínimo.

Objetivo 2: Evaluar el alcance y el éxito del uso de BCI y su impacto en la calidad de vida. A través del enlace de Internet y visitas periódicas, los equipos del Proyecto cuantificarán la cantidad de uso de BCI en términos absolutos y en términos de su importancia para respaldar funciones específicas (p. ej., interacciones con la familia, correo electrónico); y cuantificará el rendimiento de BCI en términos de precisión y velocidad. Además, se utilizarán medidas estándar y especializadas de calidad de vida y cuestionarios de evaluación de BCI para evaluar cuantitativamente el impacto a largo plazo de la tecnología BCI en la vida de los usuarios, sus cuidadores y sus familias. También se controlarán los efectos de la progresión de la enfermedad (p. ej., pérdida de la función neuromuscular remanente) sobre el alcance y la naturaleza del uso de BCI. Esperamos que este trabajo establezca que las aplicaciones de comunicación y control proporcionadas por el sistema BCI son muy utilizadas por personas gravemente discapacitadas por ALS, que BCI puede producir mejoras duraderas en sus vidas y en las vidas de sus allegados, y que el BCI puede incluso permitir que las personas que de otro modo quedarían totalmente encerradas continúen interactuando con sus familiares y amigos.

El éxito de este proyecto dependerá del establecimiento y mantenimiento de una comunicación diaria confiable de alta velocidad entre los sujetos, los sitios de VA y el equipo del Proyecto. El VA y los investigadores deben poder evaluar los datos de EEG de cada sujeto todos los días, los 7 días de la semana, de modo que se puedan responder preguntas, resolver problemas y optimizar los parámetros del sistema en 24 horas.

En este estudio, la primera hipótesis principal es que los sujetos comenzarán a usar el BCI para propósitos importantes en su vida diaria y que continuarán e incluso aumentarán este uso a lo largo del período del estudio. Por lo tanto, los principales resultados cuantitativos de esta hipótesis serán 1) el tiempo dedicado al uso del BCI y 2) el cambio en este tiempo durante el período de estudio. Si su tiempo de uso de BCI es sustancial y permanece estable o aumenta durante el estudio, podremos concluir que los sujetos han encontrado el sistema BCI deseable y valioso. La segunda hipótesis principal es que BCI mejorará la calidad de vida de las personas gravemente discapacitadas por ALS. Los resultados secundarios incluyen: medidas de calidad de vida del cuidador; las valoraciones del paciente y del cuidador sobre la utilidad de la BCI; el rendimiento de BCI (es decir, velocidad y precisión); y la cantidad de tiempo que dedica el personal del proyecto al apoyo técnico.

La finalización de este estudio y el logro de sus objetivos deberían ayudar a sacar del laboratorio la tecnología BCI basada en EEG y demostrar que es una tecnología de control y comunicación potente, clínicamente práctica y asequible que puede mejorar sustancialmente la vida de las personas con ELA. Además, el estudio debería validar y establecer una nueva opción importante, la comunicación basada en BCI que el VA puede proporcionar a muchos de sus pacientes con discapacidades más graves. Este logro convertiría al VA en la primera y única entidad en el mundo que puede proporcionar esta tecnología de asistencia radicalmente nueva e importante a sus pacientes.

Cuarenta posibles usuarios de BCI cumplieron con los criterios de inclusión y dieron su consentimiento informado*. [*Nota a pie de página 1: Posteriormente se descubrió que otras dos personas que dieron su consentimiento informado no cumplían con los criterios de inclusión.] Treinta y siete completaron las sesiones de evaluación de BCI, 28 cumplieron con el criterio de precisión de BCI y 27 tenían el sistema BCI instalado en sus hogares.