Aivo-tietokoneliitäntäavusteisen moottorikuvan vaikutus aivohalvauspotilaiden kävelyn uudelleenkoulutukseen

Ensimmäisessä tutkimuksessa ehdotamme 20 koehenkilöä, joilla on ollut ensimmäinen verenvuoto tai iskeeminen aivokuoren aivohalvaus, johon liittyy alaraajojen vajaatoimintaa yli 9 kuukautta ennen tutkimukseen ilmoittautumista. Koehenkilöt rekrytoidaan tutkimuslääkärin potilaskohortissa olevista potilaista ja hoitavien lääkäreiden lähetteiden perusteella. Ensimmäisen seulontakäynnin aikana varmistetaan, että koehenkilö täyttää osallistumiskriteerit, ja tutkimushenkilöstö saa tietoisen suostumuksen. Koehenkilöille tiedotetaan yksityiskohtaisesti kokeellisesta menettelystä, siihen liittyvistä riskeistä ja hyödyistä sekä heidän vastuistaan ​​tutkimuksen aikana.

Kun suostumus on annettu, koehenkilöt käyvät läpi MI-BCI-käytettävyysistunnon, ja he asettuvat mukavasti tietokoneen näytön eteen. EEG-lakkia pidetään mukavasti kohteen pään päällä, jotta voidaan tallentaa EEG-jäljet ​​kaikista aktivoiduista kortikaalisista alueista. Koehenkilöitä ohjataan sitten suorittamaan mielikuvatehtävä, jossa he kuvittelevat kävelevän kunnolla sairastuneen jalan kanssa. Jokaisen kohteen kohdalla tallennetaan tarkkuus oikean motorisen kuvan luokittelussa lepotilasta EEG:stä. Koehenkilöt, joiden tarkkuus on yli 57,5 ​​%, katsotaan kelvollisiksi MI-BCI-koulutusohjelmaan. MI-BCI-koulutukseen kelpaavat koehenkilöt käyvät läpi sarjan toiminnallisia arviointeja, mukaan lukien (1) toiminnalliset kliiniset mittaukset (10 metrin kävelytesti ja Up-to-Go -testi), (2) kävelyanalyysi, (3) aivokuoren aktiivisuuden arviointi käyttämällä TMS:ää ja (4) MRI- ja DTI-skannausta. (5) Psykologiset testit, mukaan lukien Beck Depression Inventory, väsymyksen vakavuusasteikko, digitaalinen jännetesti. Ennen MI-BCI-koulutuksen alkua koehenkilöt käyvät läpi vielä yhden MI-BCI-kalibroinnin, joka suoritetaan täysin samalla tavalla kuin BCI-käytettävyysistunnon kanssa arvokkaamman datan keräämiseksi analysointia varten. Kun kaikki 5 arviointia ja MI-BCI-kalibrointi on suoritettu, MI-BCI-harjoittelu voidaan aloittaa 3 kertaa viikossa ja kestää 4 viikkoa. MI-BCI-koulutuksen menettely on identtinen BCI-käytettävyysistunnon kanssa paitsi, että tietokoneen näytöllä oleva sarjakuvahahmo aktivoituu kävelemään eteenpäin, jos koehenkilöt suorittavat onnistuneesti tarkan mielikuvan. MI-BCI-koulutuksen saavien koehenkilöiden on suoritettava yhteensä 160 MI-koetta ja määrätyt lepoajat (5 minuuttia) joka 40. koe. Jokainen istunto kestää noin 45 minuuttia ilman asennusaikaa. Kuinka monta kertaa koehenkilöt voivat suorittaa MI-tehtävän onnistuneesti ja kuinka helposti he pystyvät suorittamaan tehtävän, tallennetaan. Selkeät aivosignaalit, kuten tapahtumaan liittyvä epäsynkronointi tai synkronointi (ERD/ERS), voidaan havaita EEG:ssä sekä todellisissa että kuvitteellisissa motorisissa liikkeissä terveillä koehenkilöillä. Tätä tekniikkaa käyttämällä MI-BCI, joka muuttaa liikkeiden mielikuvituksen online-komentoiksi, tarjoaa lupaavan hermoston viestintäjärjestelmän aivohalvauspotilaille, jotka kärsivät motorisista vammoista. Olemme aiemmin tehneet yhteistyötä I2R-A*STAR BCI:n kanssa suunnitellaksemme mukautetun BCI-ohjelmiston synkronoitavaksi EEG-vahvistimen kanssa. Olemme osoittaneet tämän mittatilaustyönä tehdyn MI-BCI-laitteen tehokkuuden yläraajojen aivohalvausvammoihin, joten menettely ja käytetyt laitteet pidetään ennallaan lukuun ottamatta ohjelmistokäyttöliittymää, joka näyttää sarjakuvahahmon näytöllä. Koehenkilöt käyvät läpi samat viisi arviointia uudelleen 4 viikon MI-BCI-koulutuksen lopussa ja 4-6 viikkoa viimeisen MI-BCI-koulutuksen jälkeen, mukaan lukien (1) toiminnalliset kliiniset tulosmittaukset (10 metrin kävelytesti). ja Up-to-Go -testi), (2) kävelyanalyysi, (3) aivokuoren aktiivisuuden arviointi TMS:n avulla ja (4) MRI ja DTI. (5) Psykologiset testit, mukaan lukien Beck Depression Inventory, väsymyksen vakavuusasteikko, digitaalinen jännetesti.

Ajastettu ylös ja mene -testi mittaa liikkuvuutta. Se sisältää useita tehtäviä, kuten istuma-asennosta seisomisen, kävelyn, kääntymisen, pysähtymisen ja istumisen. Testiä varten henkilöä pyydetään nousemaan seisomaan tavalliselta tuolilta ja kävelemään noin 3 metrin matka, kääntymään ympäri ja kävelemään takaisin tuolille ja istumaan uudelleen. 10 metrin kävelytesti on kävelynopeuden testi. Sertifioitu fysioterapeutti tai koulutettu tutkimushenkilöstö arvioi ajoitetun käyntitestin ja 10 metrin kävelytestin, ja se kestää noin 30 minuuttia, mukaan lukien asennusaika.

Kävelyanalyysi on systemaattista liikkumisen tutkimusta. Sen suorittaa NUH:ssa sertifioitu lääketieteellinen teknikko tai koulutettu tutkimushenkilöstö. Koehenkilöiden tulee käyttää shortseja ja koko koeprosessi voidaan nauhoittaa videolle jatkossa koettavien liikkeen laadun analysointia varten (kasvoja ei kuvata ja suostumus hankitaan etukäteen). Merkkejä voidaan käyttää kehon erilaisissa viitepisteissä, kuten lantion suoliluun piikit, nilkan malleolus ja polven kondyloissa. Elektromyografiaantureita (EMG) voidaan käyttää molempien jalkojen nelipäisen reisilihaksen, reisilihaksen, gastrocnemius- ja sääriluun etulihasten alueella. Ajan- ja tilamittausten ja nivelen kinematiikkaa koskevat askelparametrit tallennetaan koehenkilön kävellessä kävelytietä pitkin voimatasolla lääkintäteknikon tai koulutetun tutkimushenkilöstön ohjeiden mukaisesti. Jokainen istunto kestää noin 1 tunnin, mukaan lukien asennusaika.

TMS suoritetaan aivokuoren plastisuuden koulutuksen mekanismien tutkimiseksi aivokuoren kiihtyvyysmuutoksilla indeksoituna. MEP-tutkimuksessa säädämme aluksi TMS-intensiteettiä saavuttaaksemme jalan säärilihaksen etuosan MEP-arvon noin 1 mV:n huipusta huippuun -amplitudiin ennen interventiota. Stimuloinnin intensiteetti pidetään vakiona jokaiselle koehenkilölle koko tutkimuksen ajan. Euroopan parlamentin jäsenet tallennetaan tietokoneelle off-line-analyysiä varten. Tallennamme 10 MEP:tä jokaisella kerralla ja laskemme heidän huipusta huippuun -amplitudin keskiarvon. Parilliseen pulssistimulaatioon sovelletaan ensimmäistä kynnyksen aliarvoista ehdollistavaa ärsykettä, jota seuraa vaihtelevalla interstimulusintervallilla (ISI) ja toinen kynnyksen yläpuolella oleva ärsyke. Käytämme seuraavia ISI:itä - 2, 3, 4, 6, 9, 10, 12, 15 ms. Jokaisen ISI:n muutosprosentti ennen hoitoa ja sen jälkeen lasketaan MEP:stä, ja siksi se on tärkeää mitata muutoksia aivokuorensisäisessä fasilitaatiossa ja estossa. Jokainen istunto kestää noin 1 tunnin, mukaan lukien asennusaika.

MRI/DTI-skannaus suoritetaan CIRC:ssä, NUS. Ennen skannausta kaikille potilaille kerrotaan testimenettelystä ja turvallisuusnäkökohdista. Lääketieteellisesti koulutettu lääkäri on valmiustilassa koko toimenpiteen ajan. Kaikki osallistujat skannataan 3-T GE -skannerilla käyttämällä tavallista radiotaajuuspääkelaa. Pään liike minimoitiin vaahtomuovipehmusteella ja otsaa rajoittavilla hihnoilla. T1-painotettu korkearesoluutioinen skannaus ja joukko aksiaalista nestettä vaimentavia inversion palautuskuvia hankitaan. T1-painotetut ja nestevaimennetut inversiopalautuskuvat kohdistetaan uudelleen ja normalisoidaan spatiaalisesti Matlabissa toteutetuiksi isotrooppisen vokselikoon kuviksi. Jokainen istunto kestää noin 1 tunnin, mukaan lukien asennusaika.

Tutkimushenkilöstö hallinnoi Beck Depression Inventorya (BDI), väsymyksen vakavuusasteikkoa (FSS), eteen- ja taaksepäin numeroväliä valvoakseen kognitiivisen parantamisen hämmentävää vaikutusta tässä tutkimuksessa.