Control de ondas cerebrales de un brazo robótico portátil para rehabilitación y estudio neurofisiológico en lesiones de la columna cervical (CSI:Brainwave)
CSI:Brainwave es un proyecto neurofisiológico multidisciplinario, desarrollado por el Laboratorio de Física Médica de la Facultad de Medicina de la Universidad Aristóteles de Tesalónica y apoyado por dos Departamentos de Neurocirugía. El proyecto comenzó oficialmente en abril de 2014 y el primer año recibió la Beca de Investigación Mario Boni 2013 de la Sociedad de Investigación de la Columna Cervical-Sección Europea (CSRS-ES). Se puede acceder al sitio web del proyecto en http://medphys.med.auth.gr/content/csi-brainwave.
Los objetivos principales de la investigación incluyen el desarrollo, la prueba y la optimización de un brazo robótico montable controlado con una interfaz cerebro-computadora inalámbrica, el desarrollo y la validación de un protocolo de neurorrehabilitación a su propio ritmo para pacientes con lesión de la médula espinal cervical y el estudio de la actividad cortical. en lesiones agudas y crónicas de la médula espinal.
Descripción general del estudio
Estado
Condiciones
Intervención / Tratamiento
Descripción detallada
El título completo del proyecto CSI:Brainwave es <Control de ondas cerebrales de un brazo robótico portátil para rehabilitación y estudio neurofisiológico en lesiones de la columna cervical>. Es un proyecto neurofisiológico multidisciplinario, desarrollado por el Laboratorio de Física Médica y apoyado por dos Departamentos de Neurocirugía.
El proyecto CSI:Brainwave implica:
- Un estudio clínico para la rehabilitación de pacientes con lesión de la médula espinal cervical (CSCI), utilizando un dispositivo de brazos robóticos controlados por interfaz cerebro-computadora (BCI).
- Un análisis neurofisiológico secundario fuera de línea de la activación cortical, la conectividad y la plasticidad en pacientes con CSCI sometidos a práctica de imágenes motoras (MI).
Hitos del estudio:
- Los investigadores tienen como objetivo desarrollar, probar y optimizar un brazo robótico montable controlado con BCI inalámbrico.
- El objetivo de los investigadores es desarrollar y validar protocolos de neurorrehabilitación a su propio ritmo para pacientes con CSCI.
- El objetivo de los investigadores es identificar y estudiar la funcionalidad neurofisiológica y la alteración de la actividad cortical en CSCI aguda y crónica.
El proyecto CSI: Brainwave tiene como objetivo permitir que los pacientes que sufren de tetraplejía debido a CSCI realicen modulación de ondas cerebrales, practicando Kinesthetic Motor Imagery (KMI) y Visual Motor Imagery (VMI), además de ofrecer neurofeedback con la forma de control de un 6 grados. Dispositivo de brazos robóticos bimanuales antropomórficos de libertad. El proyecto tiene como objetivo demostrar el valor añadido del neurofeedback para la rehabilitación y/o restauración motora de pacientes con CSCI y permitir registros elaborados de la actividad cerebral relacionada con el motor durante las tareas motoras de las extremidades superiores e inferiores.
Los brazos robóticos están diseñados para montarse en un marco que actúa como un espacio de acoplamiento para el sillón/silla de ruedas de los participantes y serán controlados directamente por los participantes mediante un módulo BCI. Los investigadores tienen como objetivo modificar aún más el dispositivo robótico para que se pueda montar en los brazos reales de los participantes.
La mayor parte del primer año del proyecto se dedicó al desarrollo de la robótica y el módulo de interfaz cerebro-computadora del estudio. El brazo robótico MERCURY v2.0 es un dispositivo de brazo robótico bimanual antropomórfico de 6 grados de libertad no comercial que fue construido y desarrollado por el equipo de investigación del Laboratorio de Física Médica. El robot se diseñó aún más para adaptarse a las necesidades del proyecto CSI:Brainwave. El objetivo de los investigadores es utilizar el software y los auriculares EEG inalámbricos Emotiv EPOC para el desarrollo y control del módulo BCI en este estudio.
Tipo de estudio
Inscripción (Actual)
Fase
- No aplica
Contactos y Ubicaciones
Ubicaciones de estudio
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Thessaloniki
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Thessaloníki, Thessaloniki, Grecia, 54124
- Lab of Medical Physics, Faculty of Medicine, Aristolte University of Thessaloniki
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Criterios de participación
Criterio de elegibilidad
Edades elegibles para estudiar
Acepta Voluntarios Saludables
Géneros elegibles para el estudio
Descripción
Criterios de inclusión:
- Diagnóstico clínico de Lesión de la Médula Espinal (LME evaluada por la Escala de Deterioro ASIA).
- Participantes sanos (edad y género coincidentes con los pacientes con SCI)
- Documentación suficiente de la lesión en caso de pacientes (examen neurológico, resonancia magnética del nivel de la lesión, tomografía computarizada o radiografías adicionales opcionales).
- Consentimiento informado firmado (pacientes y personas sanas).
Criterio de exclusión:
Otra condición neurológica que tenga la posibilidad de afectar significativamente el estado neurológico de los participantes (o) la capacidad de controlar un BCI (o) los registros neurofisiológicos:
- Lesión cerebral traumática
- Tumores del Sistema Nervioso Central
- Esclerosis múltiple
- La esclerosis lateral amiotrófica
- enfermedad de Parkinson
- Epilepsia refractaria
- Participación durante los últimos 3 meses en otro estudio de intervención, cuyos efectos podrían afectar las observaciones de este estudio.
Otra condición médica grave que pueda afectar la participación (o) la seguridad de los participantes:
- Deficiencia cardiaca
- Deficiencia pulmonar
- Deficiencias auditivas y visuales que pueden afectar la comprensión del participante de la intervención y el desempeño.
- uso de drogas ilegales
- alcoholismo crónico
Plan de estudios
¿Cómo está diseñado el estudio?
Detalles de diseño
- Propósito principal: CIENCIA BÁSICA
- Asignación: NO_ALEATORIZADO
- Modelo Intervencionista: PARALELO
- Enmascaramiento: NINGUNO
Armas e Intervenciones
Grupo de participantes/brazo |
Intervención / Tratamiento |
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EXPERIMENTAL: Lesión Completa
Pacientes que sufren una lesión completa a nivel de la médula espinal cervical (ASIA Impairment Scale A). Control de interfaz cerebro-computadora de brazos robóticos. Brazos robóticos MERCURY v2.0. |
Los pacientes recibirán capacitación para modular imágenes motoras visuales (VMI) a su propio ritmo e imágenes motoras cinestésicas (KMI) bajo registro de EEG para lograr el control BCI de un robot de brazos bimanuales personalizado (MERCURY v2.0).
En KMI se les pedirá que modulen las ondas cerebrales para aprender a controlar el BCI y en VMI, además, se les proyectará una señal visual (representación del movimiento previsto).
El brazo robótico MERCURY v2.0 es un dispositivo de brazo robótico bimanual antropomórfico de 6 grados de libertad no comercial que fue construido y desarrollado por el equipo de investigación del Laboratorio de Física Médica.
Otros nombres:
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EXPERIMENTAL: Lesión incompleta
Pacientes que sufren una lesión incompleta a nivel de la médula espinal cervical (ASIA Impairment Scale B,C,D,E). Control de interfaz cerebro-computadora de brazos robóticos. Brazos robóticos MERCURY v2.0 |
Los pacientes recibirán capacitación para modular imágenes motoras visuales (VMI) a su propio ritmo e imágenes motoras cinestésicas (KMI) bajo registro de EEG para lograr el control BCI de un robot de brazos bimanuales personalizado (MERCURY v2.0).
En KMI se les pedirá que modulen las ondas cerebrales para aprender a controlar el BCI y en VMI, además, se les proyectará una señal visual (representación del movimiento previsto).
El brazo robótico MERCURY v2.0 es un dispositivo de brazo robótico bimanual antropomórfico de 6 grados de libertad no comercial que fue construido y desarrollado por el equipo de investigación del Laboratorio de Física Médica.
Otros nombres:
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COMPARADOR_ACTIVO: Lesión no cervical
Pacientes que sufren una lesión completa o incompleta de la médula espinal a un nivel diferente al cervical (torácica o lumbar). Control de interfaz cerebro-computadora de brazos robóticos. Brazos robóticos MERCURY v2.0 |
Los pacientes recibirán capacitación para modular imágenes motoras visuales (VMI) a su propio ritmo e imágenes motoras cinestésicas (KMI) bajo registro de EEG para lograr el control BCI de un robot de brazos bimanuales personalizado (MERCURY v2.0).
En KMI se les pedirá que modulen las ondas cerebrales para aprender a controlar el BCI y en VMI, además, se les proyectará una señal visual (representación del movimiento previsto).
El brazo robótico MERCURY v2.0 es un dispositivo de brazo robótico bimanual antropomórfico de 6 grados de libertad no comercial que fue construido y desarrollado por el equipo de investigación del Laboratorio de Física Médica.
Otros nombres:
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COMPARADOR_ACTIVO: Participantes saludables
Participantes sanos, edad y sexo coincidentes con los de los otros Brazos. Control de interfaz cerebro-computadora de brazos robóticos. Brazos robóticos MERCURY v2.0 |
Los pacientes recibirán capacitación para modular imágenes motoras visuales (VMI) a su propio ritmo e imágenes motoras cinestésicas (KMI) bajo registro de EEG para lograr el control BCI de un robot de brazos bimanuales personalizado (MERCURY v2.0).
En KMI se les pedirá que modulen las ondas cerebrales para aprender a controlar el BCI y en VMI, además, se les proyectará una señal visual (representación del movimiento previsto).
El brazo robótico MERCURY v2.0 es un dispositivo de brazo robótico bimanual antropomórfico de 6 grados de libertad no comercial que fue construido y desarrollado por el equipo de investigación del Laboratorio de Física Médica.
Otros nombres:
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¿Qué mide el estudio?
Medidas de resultado primarias
Medida de resultado |
Medida Descripción |
Periodo de tiempo |
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Control BCI (sí/no). (capacidad de los participantes para modular la actividad de las ondas cerebrales con el fin de lograr el control de la BCI)
Periodo de tiempo: 1 mes después de la primera participación en una sesión de BCI.
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La capacidad de los participantes para modular la actividad de las ondas cerebrales con el fin de lograr el control de la BCI. El control de BCI se evalúa como logrado o no (hay casos de analfabetismo BCI cuando los participantes no pueden modular sus ondas cerebrales para controlar el BCI). |
1 mes después de la primera participación en una sesión de BCI.
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Medidas de resultado secundarias
Medida de resultado |
Medida Descripción |
Periodo de tiempo |
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Mejora Funcional Inicial (traducción al griego de la Medida de Independencia de la Médula Espinal, versión III (g-SCIM-III)
Periodo de tiempo: 6 meses después de la primera participación en una sesión de BCI.
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Funcionalidad diaria medida por la traducción griega de la Medida de Independencia de la Médula Espinal, versión III (g-SCIM-III).
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6 meses después de la primera participación en una sesión de BCI.
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Mejora Funcional a Largo Plazo (traducción griega de la Medida de Independencia de la Médula Espinal, versión III (g-SCIM-III)
Periodo de tiempo: 1 año después de la primera participación en una sesión de BCI.
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Funcionalidad diaria medida por la traducción griega de la Medida de Independencia de la Médula Espinal, versión III (g-SCIM-III).
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1 año después de la primera participación en una sesión de BCI.
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Rendimiento de BCI (precisión de clasificación (porcentaje de comandos voluntarios no erróneos respecto al número total de comandos detectados) y por tasa de bits (número de comandos por minuto)
Periodo de tiempo: 6 meses después de la primera participación en una sesión de BCI.
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Desempeño logrado en BCI al final de las sesiones de BCI para cada participante.
Medido por precisión de clasificación (porcentaje de comandos voluntarios no erróneos respecto al número total de comandos detectados) y por tasa de bits (número de comandos por minuto).
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6 meses después de la primera participación en una sesión de BCI.
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Colaboradores e Investigadores
Patrocinador
Colaboradores
Investigadores
- Investigador principal: Panagiotis Bamidis, PhD, Aristotle University Of Thessaloniki
Publicaciones y enlaces útiles
Publicaciones Generales
- Athanasiou A, Klados MA, Pandria N, Foroglou N, Kavazidi KR, Polyzoidis K, Bamidis PD. A Systematic Review of Investigations into Functional Brain Connectivity Following Spinal Cord Injury. Front Hum Neurosci. 2017 Oct 25;11:517. doi: 10.3389/fnhum.2017.00517. eCollection 2017.
- Athanasiou A, Klados MA, Styliadis C, Foroglou N, Polyzoidis K, Bamidis PD. Investigating the Role of Alpha and Beta Rhythms in Functional Motor Networks. Neuroscience. 2018 May 15;378:54-70. doi: 10.1016/j.neuroscience.2016.05.044. Epub 2016 May 27.
- Athanasiou A, Xygonakis I, Pandria N, Kartsidis P, Arfaras G, Kavazidi KR, Foroglou N, Astaras A, Bamidis PD. Towards Rehabilitation Robotics: Off-the-Shelf BCI Control of Anthropomorphic Robotic Arms. Biomed Res Int. 2017;2017:5708937. doi: 10.1155/2017/5708937. Epub 2017 Aug 29.
- Athanasiou A, Arfaras G, Pandria N, Xygonakis I, Foroglou N, Astaras A, Bamidis PD. Wireless brain-robot interface: user perception and performance assessment of spinal cord injury patients. Wireless Communication and Mobile Computing, 2017: 2986423, 2017 https://doi.org/10.1155/2017/2986423
- Athanasiou A, Terzopoulos N, Pandria N, Xygonakis I, Foroglou N, Polyzoidis K, Bamidis PD. Functional Brain Connectivity during Multiple Motor Imagery Tasks in Spinal Cord Injury. Neural Plast. 2018 May 2;2018:9354207. doi: 10.1155/2018/9354207. eCollection 2018.
Fechas de registro del estudio
Fechas importantes del estudio
Inicio del estudio (ACTUAL)
Finalización primaria (ACTUAL)
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Información sobre medicamentos y dispositivos, documentos del estudio
Estudia un producto farmacéutico regulado por la FDA de EE. UU.
Estudia un producto de dispositivo regulado por la FDA de EE. UU.
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