Mentális képzetek Neurofeedback a stroke-rehabilitációban

Ezt a vizsgálatot kísérleti vizsgálatként hajtják végre annak érdekében, hogy optimalizálják és beállítsák a paramétereket egy későbbi vizsgálathoz, amelyben több stroke-os beteg vesz részt. A stroke-os betegeket arra tanítják, hogy mentálisan képzeljék el a kéz kinyitását és zárását (a továbbiakban MI, motoros képalkotás). A tréning során a páciensek valós idejű vizuális visszajelzést kapnak, amely tükrözi a motoros folyamatokhoz kapcsolódó idegi tevékenységet. A NeuroFeedback (NF) minimális késleltetéssel kerül kivetítésre, hogy maximalizálja a neurális tanulást. Az ilyen típusú, visszacsatolással járó agytréningről úgy gondolják, hogy jelentős jelentőséggel bír az agy azon képességének serkentésében, hogy átrendeződik és kompenzálja a sérült területet.

Minden résztvevő a következő adatgyűjtési eljáráson megy keresztül (összesen 27-28 mérési alkalom RP-nként):

• Klinikai kiindulási értékelések, heti 1 alkalommal 3 héten keresztül
• 1 MRI mérés egy hét alatt
• 2-3 kalibrációs EEG felvétel egy hét alatt
• MI-neurofeedback tréning [3 alkalommal / hét] + Klinikai beavatkozás értékelése [1 alkalommal / hét] 4 héten keresztül
• 1 MRI mérés + 1 kalibrációs EEG felvétel egy hét alatt
• Klinikai beavatkozás értékelések, heti 1 alkalommal 3 héten keresztül

Mágneses rezonancia képalkotás (MRI) mérések. Az MRI-vizsgálatot egy Siemens MAGNETOM Prisma 3T szkenneren (20 csatornás fejtekercs) végzik el az alapvonalon és a végső értékelési ülésen a Stockholmi Egyetem Agyképalkotó Központjában. Az MRI protokoll i) anatómiai teljes agy spin-echo T1 és T2 súlyozott szekvenciákat tartalmaz a lézió méretének és helyének leírására ii) T2*-súlyozott gradiens echo EPI-BOLD képek beszerzését az egész agyról a nyugalmi állapot funkcionális kapcsolatának értékelésére. szenzomotoros hálózatok (nyugalmi állapotú funkcionális MRI (fMRI)), és iii) ugyanaz a szekvencia, mint az előzőnél, az alábbiakban részletesebben ismertetett motoros képi paradigmával átszőtt pihenéssel.

Motoros képalkotás (MI) paradigma. A paradigma abból áll, hogy az RP-t egy tükrözött számítógép-képernyő segítségével utasítjuk, hogy i) pihentesse az elméjét nyitott szemmel, ii) képzelje el gondolatban a kézmozdulatot (MI), vagy ii) hajtson végre egy kézmozdulatot. A kézmozdulatok vagy a kéz bezárása, vagy a kéz kinyitása és az ujjak nyújtása. Az RP minden kézmozdulatot többször megismétel (MI és végrehajtás), hogy statisztikai alapot gyűjtsön.

Kalibrálás EEG felvétel. Az EEG-felvételek kalibrálása 2-3 alkalommal történik a beavatkozást megelőző 1 hét során és egy alkalommal a beavatkozás után, miközben a résztvevő a fent leírt mentális képalkotási paradigmát végzi. Az RP a számítógép képernyője előtt ül, és az értékeléseket egy gombnyomással rögzítik. Ezen munkamenet során EEG-, EOG-, EMG- és gyorsulásmérő-adatokat gyűjtenek, és az alábbiakban részletesebben ismertetjük őket.

ElectroEncephaloGram (EEG), ElectroOculoGram (EOG), ElectroMyoGram (EMG) és gyorsulásmérő berendezések. Az EEG berendezés egy 64 elektródos fejbőr EEG-gyűjtő rendszerből áll (Brain Products ActiCHamp). A 64 elektróda (aktív Ag/AgCl) a kiterjesztett 10-20 referencia elhelyezési rendszer szerint kerül elosztásra. Az EEG-felvételen kívül 3 elektródát (passzív Ag/AgCl, Brain Products) helyezünk mindkét szem mindkét oldalára és a fülcimpájára, hogy mérjük a szemmozgásokat a kísérlet során (EOG). Az EMG elektródákat (passzív Ag/AgCl, Brain Products) négy izom fölé helyezik, amelyek a csuklót és az ujjakat szabályozzák egy szabványos protokoll szerint. Két gyorsulásmérő-érzékelő (Brain Products) kerül a kézre és a mutatóujjra a mozgással kapcsolatos tevékenység rögzítésére.

EEG, EOG, EMG és gyorsulásmérő adatelemzés. A rögzített adatokat offline tovább elemezzük annak érdekében, hogy kiértékeljük az adatok azon jellemzőit, amelyek a legjobban leírják a kézmozgások MI-jét. Ezt Matlabban és Labview-ban hajtják végre, kombinálva az egyedi szkripteket a már kifejlesztett eszköztárokkal (például EEGLab, Chronux). Az értékelendő jellemzők többek között a kiváltott tevékenység, az idő-frekvencia spektrumok, a fázis, a korrelációs együtthatók, a koherencia. Ha az MI-t legjobban leíró jellemzőt azonosították, az információ kinyerése során különböző osztályozó- és mintafelismerési módszereket értékelnek. Értékelésre és összehasonlításra kerül többek között az intelligens algoritmusok, a Support Vector Machine (SVM), a szabályos lineáris regresszió, a naiv Bayes osztályozók. Ezek általánosan használt módszerek a neurotechnológia területén, és az invazív felvételekből származó neurális adatok felhasználásával végzett előzetes összehasonlító vizsgálat azt mutatja, hogy mennyire fontos egy jól adaptált osztályozó kiválasztása az információ kinyeréséhez.

MI-NeuroFeedback Training (NFT). Az EEG, EOG, EMG és a gyorsulásmérő adatok gyűjtése az „EEG, EMG és gyorsulásmérő berendezések” című részben leírtak szerint történik. Az RP kézmozdulatok végrehajtása nélkül hajtja végre az MI paradigmát. A rögzített EEG-aktivitás valós idejű visszajelzése az RP-nek az MI során. A visszacsatolás egy virtuális kézből áll a számítógép képernyőjén, amelynek mozgásai az MI-vel kapcsolatos RP agyi aktivitását tükrözik. A rögzített adatok további elemzése offline módban történik az előző részben ismertetett elemző eszközökkel.