SANKARI: Ihmisen raajojen robottikuntoutus ja aivohalvauksen tulosten parantaminen (HEROES)

HEROES-projektin koko nimi on <Human Extremity Robotic Rehabilitation and Outcome Enhancement for Stroke>. Se on monialainen neurofysiologinen ja hermoston kuntoutuksen suunnitteluprojekti, jonka on kehittänyt Thessalonikin Aristoteles-yliopiston terveystieteellisen tiedekunnan lääketieteellisen fysiikan ja digitaalisen innovaation laboratorio ja jota tukee neurokirurginen osasto. Hankkeen verkkosivut ovat osoitteessa https://heroes.med.auth.gr.

HEROES-projekti sisältää:

• Kliininen tutkimus kroonista aivohalvausta (CS) sairastavien potilaiden kuntouttamisesta käyttämällä useita mukaansatempaavia 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 aivojen aktivaatiosta, liitettävyydestä ja plastisuudesta sekä lihasten elektrofysiologiasta CS-potilailla, joille suoritetaan motorisia kuvia (MI) ja BCI-harjoitusta 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 CS-potilaille.
• Tutkijoiden tavoitteena on tunnistaa ja tutkia neurofysiologista toimintaa ja aivojen toiminnan muutosta kroonisessa CS:ssä.

Kroonisen aivohalvauksen (CS) potilaiden ja terveiden yksilöiden aivohermosolujen verkostot jakavat samankaltaiset yhteysmallit, mutta uudet toiminnalliset vuorovaikutukset on tunnistettu ainutlaatuisiksi CS-potilasverkostoille, ja niiden voidaan katsoa johtuvan sekä adaptiivisista että huonosti mukautuvista organisaatiovaikutuksista aivohalvauksen jälkeen. Tällaisten ilmiöiden merkitys sekä mahdollisina ennustetekijöinä että potilaiden kuntoutuksen edistäjinä on vielä määrittelemätön. Tarkkaa taustalla olevaa neurofysiologista prosessia ja sitä, missä määrin tätä korkeamman asteen vuorovaikutukset moduloivat, ei myöskään täysin ymmärretä. Tutkijat käyttivät monipuolista visuaalista ja tuntopalautetta, virtuaalitodellisuusympäristöjä (VRE), BCI-ohjattuja eksoskeletonia ja robottitoimilaitteita sekä dokumentoituja plastisuusvaikutuksia aivoverkostoissa.

Yhdysvaltain kansallinen neurologisten häiriöiden ja aivohalvauksen instituutti (US NIH/NINDS) on tunnustanut aivokiertojen uudelleenkoulutuksen ja plastisuuden edistämisen kehon toimintojen palauttamiseksi. Siitä huolimatta olemassa oleva kirjallisuus ei vielä kuvaa tarkasti sCS: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 aivohalvauksen vakavuus ja kroonisuus, c) milloin sitä voidaan pitää adaptiivisena tai huonosti adaptiivisena kehityksenä ja d) kuinka sitä voidaan edistää tai estää vastaavasti. Saadulla näkemyksellä odotetaan olevan kliinistä merkitystä CS-potilaiden epäadaptiivisen plastisuuden estämisessä yksilöllisen hermoston kuntoutuksen avulla sekä CS-potilaiden aputekniikoiden suunnittelussa.

Tämä HEROES-tutkimus on sekä prekliininen neurofysiologinen tutkimus ihmisen CS-potilailla, jonka tavoitteena on edistää perustietoa keskushermoston SC-seurausvaikutuksista, että myös translaatiototeutus kliinisessä (kuntoutus)käytännössä. Analyysimme tavoitteena on lopulta auttaa tuottamaan malli keskushermoston toiminnasta aivohalvauksen eri vaiheissa (akuutti, subakuutti, krooninen), eri toiminnan aikana (lepotila, yksinkertaiset motoriset tehtävät, monimutkainen sensomotorinen aktiivisuus) ja ihanteellisesti pystyä ennustamaan negatiivista. lopputulos vs. mahdollinen elpyminen. HEROES-projektin tavoitteena on tutkia ja edistää uinuvaa neuroplastisuutta kroonisen aivohalvauksen jälkeen. Kyseessä on vauriotyyppi, joka aiheuttaa hemipareesia, hemiplegoaa, tetrapareesia tai tetraplegiaa. 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 verkostoja tutkitaan myös korkeatiheyksisellä elektroenkefalografialla keskushermoston plastisuuden osoittamiseksi ja seuraamiseksi.