NeuroSuitUp: Neurorehabilitaatio synergististen ihmisen ja koneen välisten rajapintojen kautta (NeuroSuitUp)

NeuroSuitUp-projektin koko nimi on <Neurorehabilitaatio synergististen ihmisen ja koneen välisten liitäntöjen kautta, jotka edistävät lepotilassa olevaa neuroplastisuutta selkäydinvaurioissa> . Se on monitieteinen neurofysiologinen ja hermoston kuntoutuksen suunnitteluprojekti, jonka on kehittänyt Thessalonikin Aristoteles-yliopiston terveystieteellisen tiedekunnan lääketieteellisen fysiikan ja digitaalisen innovaation laboratorio ja jota tukee neurokirurginen osasto. Tätä tutkimusta rahoittavat Kreikka ja Euroopan unioni (Euroopan sosiaalirahasto – ESR) toimenpideohjelman "Henkilöresurssien kehittäminen, koulutus ja elinikäinen oppiminen 2014-2020" kautta osana "NeuroSuitUp"-projektia (MIS 5047840). ). Hankkeen verkkosivut ovat osoitteessa https://imedphys.med.auth.gr/project/neurosuitup.

NeuroSuitUp-projekti sisältää:

• Kliininen tutkimus kohdunkaulan selkäytimen vammasta (CSCI) kärsivien potilaiden kuntouttamiseksi käyttämällä useita uppoavia ihmisen ja koneen välisiä rajapintoja (Brain-Computer Interface (BCI) -ohjattu robottikäsivarsi, Wearable Robotics Jacket & Gloves, Serious Gaming Application, Augmented Reality -esitys)
• Toissijainen off-line neurofysiologinen analyysi aivokuoren aktivaatiosta, liitettävyydestä ja plastisuudesta sekä lihasten elektrofysiologiasta CSCI-potilailla, joille suoritetaan motorisia kuvia (MI) ja BCI-harjoituksia ja apua sähköisen lihasstimulaation kautta.

Tutkimuksen virstanpylväät:

• Tutkijat pyrkivät kehittämään, testaamaan ja optimoimaan interventiota, joka perustuu useisiin mukaansatempaaviin ihmisen ja koneen välisiin rajapintoihin
• Tutkijat pyrkivät kehittämään ja validoimaan omatoimisia neurokuntoutusprotokollia potilaille, joilla on CSCI.
• Tutkijoiden tavoitteena on tunnistaa ja tutkia neurofysiologista toiminnallisuutta ja aivokuoren aktiivisuuden muutosta kroonisessa CSCI:ssä.

Selkäydinvammapotilaiden ja terveiden yksilöiden sensorimotoriset verkot jakavat samankaltaiset yhteysmallit, mutta uusia toiminnallisia vuorovaikutuksia on tunnistettu ainutlaatuisiksi SCI-potilasverkostoille, ja niiden voidaan katsoa johtuvan sekä adaptiivisista että huonosti mukautuvista organisaatiovaikutuksista vamman jälkeen. Tällaisten ilmiöiden merkitys sekä mahdollisina ennustetekijöinä että potilaiden kuntoutuksen edistäjinä on toistaiseksi määrittelemätön. Tarkkaa taustalla olevaa neurofysiologista prosessia ja sitä, missä määrin tätä korkeamman asteen vuorovaikutukset moduloivat, ei myöskään täysin ymmärretä. Vielä tärkeämpää on, että se on äskettäin osoittanut ensimmäistä kertaa osittaisen neurologisen toipumisen täydellisillä SCI-potilailla 5–10 vuoden kuluttua vammasta uraauurtavien neurokuntoutuskäytäntöjen avulla, jotka on integroitu perinteiseen lääketieteelliseen ja fysioterapiakäytäntöön. Tutkijat käyttivät monipuolista visuaalista ja tuntopalautetta, virtuaalitodellisuusympäristöjä (VRE), BCI-ohjattuja eksoskeletonia ja robottitoimilaitteita sekä dokumentoituja plastisuusvaikutuksia aivokuoren tasolla.

Aivojen ja selkäytimen välisellä jäännösviestinnällä on tärkeä rooli mahdollisessa hermoston kuntoutuksessa, sillä täydellisissäkin vammoissa neljäsosa vauriotason ylittävistä hermosäikeistä on toiminnallisesti ehjiä. Sellaisenaan Yhdysvaltain kansallinen neurologisten häiriöiden ja aivohalvauksen instituutti (US NIH/NINDS) on tunnustanut keskushermostopiirien uudelleenkoulutuksen ja plastisuuden edistämisen kehon toimintojen palauttamiseksi. Siitä huolimatta olemassa oleva kirjallisuus ei vielä kuvaa tarkasti SCI:n patofysiologista prosessia ja vaikutusta keskushermostoon ja sensomotorisiin verkkoihin. Tämän ongelman ratkaisemiseksi tarvittavia tutkimuksia (kuten tutkimuksemme) tulisi harkita ja yksilöidä erityisiä kysymyksiä, joihin on vastattava lisätutkimuksen kautta: a) kuinka ja miksi keskushermostoverkkojen uudelleenjärjestely perustetaan, b) kuinka tämä uudelleenjärjestely kehittyy ajan myötä suhteessa vamman vakavuus ja kroonisuus, c) milloin sitä voidaan pitää adaptiivisena tai huonosti sopeutuvana kehityksenä ja d) miten sitä voidaan edistää tai estää vastaavasti. Saadulla näkemyksellä odotetaan olevan kliinistä merkitystä estäessä epämukavaa plastisuutta SCI:n jälkeen yksilöllisen hermoston kuntoutuksen avulla sekä aputekniikoiden suunnittelussa SCI-potilaita varten.

Tämä NeuroSuitUp-tutkimus on sekä prekliininen neurofysiologinen tutkimus SCI-ihmispotilailla, joiden tavoitteena on edistää perustietoa SCI:n seurauksista keskushermostoon, että myös translaatiototeutus kliinisessä (kuntoutus)käytännössä. Analyysimme tavoitteena on lopulta auttaa tuottamaan malli Keskushermoston toiminta SCI:n eri vaiheissa (akuutti, subakuutti, krooninen) eri toiminnan aikana (lepotila, yksinkertaiset motoriset tehtävät, monimutkainen sensorimotorinen aktiivisuus) erottaa täydellisen ja epätäydellisen vamman ja ihanteellisesti kykenee ennustamaan negatiivisen lopputuloksen mahdolliseen toipumiseen . NeuroSuitUp-projektin tavoitteena on tutkia ja edistää lepotilassa olevaa neuroplastisuutta kohdunkaulan selkärangan kroonisen SCI:n jälkeen. Kyseessä on tetrapareesia ja tetraplegiaa aiheuttava vamma. Protokollamme hyödyntää koulutusta aivotietokoneliitännöissä ja robottikäsivarsissa, virtuaaliympäristöissä (aivoohjatut virtuaalikäsivarret, avatarit ja lisätyn todellisuuden puettava robotiikka antureilla ja toimilaitteilla (hansikkaat ja takki) ja runsailla ääni-/visuaalisilla/taktiilisilla ärsykkeillä sekä vakavilla pelisovelluksilla. lisäämään motivaatiota. Visuaalisia ja kinesteettisiä sensorimotorisia aivojen verkkoja tutkitaan myös korkeatiheyksisellä elektroenkefalografialla keskushermoston plastisuuden osoittamiseksi ja seuraamiseksi.