Proprioseptiivinen sensorimotorinen integraatio hermoliitännöillä käsiproteesien (PSI)

Kädet ovat ensisijainen keino olla vuorovaikutuksessa maailman kanssa, ja käden menettäneiden veteraanien on selviydyttävä heikentyneestä toiminnallisesta ja aistinvaraisesta kyvystä. Vaikka myoelektriset proteesit voivat palauttaa kadonneen käden perustartuntatoiminnon, monet amputoidut luopuvat proteesien käytöstä, koska nykyiset proteesivaihtoehdot eivät vastaa heidän tarpeitaan. Lisäksi monet amputoidut kamppailevat haamukivun ja psykososiaalisten puutteiden kanssa raajan menettämisen jälkeen, joita nykyiset hoidot eivät täysin lievennä.

Normaalissa sensorimotorisessa järjestelmässä proprioseptiolla, joka on raajan asennon ja liikkeen tunne, on kriittinen tiedotus motorisista suunnitelmista ja liikevirheiden korjaamisesta. Lisäksi proprioseptiolla on keskeinen rooli kehon omistajuudessa, tahdonvoimassa ja haamukivussa. Tärkeyydestään huolimatta proprioseptio puuttuu nykyisistä proteesivaihtoehdoista.

Ehdotetun projektin tavoitteena on tehdä yläraajojen proteeseista luonnollisempia ja hyödyllisempiä käden menettäneille veteraaneille antamalla proprioseptiivistä palautetta proteesiasennoista ja liikkeistä. Keskeinen hypoteesi on, että silmukan tehokas sulkeminen proteesin käyttäjän ja hänen laitteensa välillä edellyttää, että sensoriset tulot ja ohjauslähdöt jäljittelevät tarkasti taustalla olevia kehon skeeman sensorimotorisia hermoprosesseja. Tutkijat tutkivat keinotekoisen proprioseption integrointia proteesin hallintaan kolmessa trans-radiaalisessa ja kolmessa trans-olkaluun amputaatiossa käyttämällä tutkijoiden implantoitua hermoliitäntäjärjestelmää.

Tavoite 1. Luonnehdi perifeerisen hermostimulaation aiheuttamia proprioseptiivisiä tuntemuksia. Tutkijat testaavat ajassa vaihtelevia ääreishermostimulaatiokuvioita (PNS) ja tutkivat vaikutusta herätetyn proprioseptiivisen havainnon kinematiikkaan käyttämällä asennon sovittamista kontralateraalisen ehjän raajan kanssa ja monimuuttujaregressioanalyysejä. Tutkijat tutkivat parillisia agonisti-antagonisti-stimulaatiostrategioita ja vertaavat erotettavuutta vain agonisti- ja pari-agonisti-antagonisti-strategioiden välillä psykometristen testien avulla.

Tavoite 2. Tutkia stimulaation aiheuttaman proprioseption mekanismeja. PNS:n proprioseption neurofysiologista perustaa ei tunneta. Sen selvittämiseksi, ovatko proprioseptiiviset havainnot peräisin suorasta afferentista aktivaatiosta vai epäsuorasta rekrytoitumisesta suoran lihasaktivaation kautta, tutkijat suorittavat transradiaalisten osallistujien jäännöskyynärvarren motorisen lohkon ja tutkivat muutoksia proprioseptiivisissä havainnoissa. Transolkaluun osallistujille kohdennettu lihasten uudelleenhermotus suoritetaan järjestelmän implantoinnin yhteydessä, ja havaintoja verrataan ennen lihaksen sisäänkasvua ja sen jälkeen.

Tavoite 3. Selvitä proprioseptiivisen stimulaation integraatio motoriseen ohjaukseen asennonsovituksen aikana. Proteesin palauttamiseksi veteraaneille aktiivisen proteesin käytön aikana, PNS:n aiheuttamat havainnot on integroitava vapaaehtoiseen raajan valvontaan. Tutkijat määrittävät proprioseption vaikutuksen motoriseen ohjaukseen virtuaalitodellisuuden asennonsovitustehtävän avulla ja vertaavat suorituskykyä nopeus- ja asentopohjaisiin proteettisiin käsiohjaimiin proprioseptiivisen PNS:n kanssa ja ilman. Toiseksi tutkijat määrittävät vapaaehtoisen valvonnan vaikutuksen PNS:n aiheuttaman proprioseption havaitsemiseen psykometrisen eroavaisuuden arviointitehtävän avulla. Kolmanneksi tutkijat arvioivat keinotekoisen proprioseption vaikutusta ruumiillistumiseen tutkimusten avulla.

Projekti on ensimmäinen, joka tutkii PNS:n proprioseption sensomotorista integraatiota laajassa yläraajan amputoitujen populaatiossa sekä asennon että nopeuden säätimillä. Tutkimus antaa tärkeää tietoa keinotekoisen proprioseption kinematiikasta ja suoran lihasaktivaation roolista proprioseptiivisten havaintojen muodostuksessa. Tutkijat odottavat, että tässä ehdotuksessa saadut tiedot parantavat proteesien käyttökelpoisuutta ja hyväksyntää veteraaneille, joilla on raajan menetys, ja edistävät käsien proteesin teknologiaa ja hoidon tasoa hermokuntoutusalalla.