Uso de la Neurotecnología para Ayudar a Niños con Discapacidad Física Debida a Parálisis Cerebral

Propósito La parálisis cerebral hemiparética provoca una debilidad motora unilateral grave que afecta la función de la extremidad superior y la vida diaria en niños. Las terapias efectivas basadas en evidencia, particularmente intervenciones intensivas y atractivas como la Interfaz Cerebro-Computadora combinada con Estimulación Eléctrica Funcional (BCI-FES), siguen siendo limitadas y poco exploradas en poblaciones pediátricas. El estudio tiene como objetivo abordar esta brecha adaptando y validando un modelo de rehabilitación BCI-FES centrado en el niño para las deficiencias motoras de la extremidad superior, permitiendo una terapia efectiva y atractiva para niños con parálisis cerebral hemiparética.

Objetivos Objetivo 1: Determinar la eficacia de la FES activada por BCI para niños con parálisis cerebral hemiparética en la mejora de los resultados funcionales.

Objetivo 2: Desarrollar, validar y optimizar un modelo de rehabilitación BCI-FES centrado en el niño que mejore la función motora de la extremidad superior y las actividades de la vida diaria en niños con parálisis cerebral hemiparética, permitiendo terapias escalables y efectivas basadas en neurotecnología que mejoren la independencia funcional y la calidad de vida dentro de la rehabilitación pediátrica.

Método La configuración combina EEG, FES y retroalimentación visual en tiempo real para crear un sistema de entrenamiento de circuito cerrado. Durante cada sesión, una gorra de EEG registra la actividad cerebral relacionada con el movimiento mientras un participante imagina un movimiento específico (por ejemplo, extensión de la muñeca). Cuando el sistema identifica correctamente la imaginería motora, el sistema suministra FES a los músculos correspondientes y muestra el movimiento asociado en una pantalla a través de un avatar animado.

El proyecto utiliza el sistema g.tec recoveriX (g.tec, Schiedlberg, Austria), una suite BCI disponible comercialmente que integra registro de EEG y estimulación eléctrica funcional.

BCI: Las señales de EEG se registran utilizando un auricular de EEG basado en gel de 16 canales. Los electrodos de registro se colocan de acuerdo con el sistema internacional 10-10. El algoritmo de clasificación genera precisión de clasificación, definida como el porcentaje de predicciones correctas producidas por la BCI al identificar comandos de imaginería motora intencionados.

FES: La estimulación muscular eléctrica se suministra bilateralmente a través de dos estimuladores eléctricos g.Estim (g.tec, Graz, Austria), que generan pulsos de corriente constante bifásicos rectangulares.

Retroalimentación Visual: Un monitor posicionado directamente frente a cada participante muestra dos avatares de manos virtuales que proporcionan retroalimentación visual en tiempo real reflejando el movimiento intencionado. Cuando el sistema detecta con éxito la imaginería motora, el avatar realiza el movimiento correspondiente en la pantalla.

Intervención La intervención consta de dos componentes: Sesiones de Entrenamiento y Sesiones de Rehabilitación.

Sesiones de Entrenamiento: El entrenamiento calibra el sistema registrando señales de EEG durante la imaginería motora de extensión de muñeca izquierda o derecha. Los participantes son guiados para visualizar la extensión de muñeca para ambas manos. Cada sesión incluye tres ensayos de aproximadamente 15 minutos. Cada ensayo contiene 80 ejecuciones que duran 8 segundos.

Sesiones de Rehabilitación: Durante la rehabilitación, el clasificador generado durante el entrenamiento impulsa la retroalimentación visual y eléctrica. Los participantes completan hasta tres ensayos por sesión, utilizando señales de audio para guiar los intentos de imaginería motora. La retroalimentación visual y la estimulación eléctrica se proporcionan solo cuando la imaginería motora se clasifica con precisión y coincide con la dirección de la señal.

Los participantes asisten a 15-20 sesiones de recoveriX durante tres semanas consecutivas. Cada sesión dura hasta 90 minutos e incluye ensayos de imaginería motora aleatorizados que involucran ambas extremidades. Las sesiones se ajustan de acuerdo con la tolerancia del participante, con períodos de descanso programados y pausas adicionales opcionales para mantener la comodidad y el compromiso.