NeuroSuitUp: Neurorehabilitáció szinergikus ember-gép interfészek segítségével (NeuroSuitUp)

A NeuroSuitUp projekt teljes címe: Neurorehabilitáció szinergikus ember-gép interfészeken keresztül, amelyek elősegítik a gerincvelő-sérülések alvó neuroplaszticitását>. Ez egy multidiszciplináris neurofiziológiai és neurális rehabilitációs mérnöki projekt, amelyet a Thessaloniki Arisztotelész Egyetem Egészségtudományi Karának Orvosi Fizikai és Digitális Innovációs Laboratóriuma fejlesztett ki, és egy idegsebészeti osztály támogat. Ezt a kutatást Görögország és az Európai Unió (Európai Szociális Alap – ESZA) társfinanszírozza a „Humánerőforrás-fejlesztés, oktatás és egész életen át tartó tanulás 2014-2020” operatív programon keresztül, a „NeuroSuitUp” (MIS 5047840) projekt keretében. ). A projekt weboldala a https://imedphys.med.auth.gr/project/neurosuitup címen érhető el.

A NeuroSuitUp projekt a következőket tartalmazza:

• Klinikai vizsgálat nyaki gerincvelő-sérülésben (CSCI) szenvedő betegek rehabilitációjára, több magával ragadó ember-gép interfész (Brain-Computer Interface (BCI) által vezérelt robotkaros eszköz, hordható robotkabát és kesztyű, komoly játékalkalmazás, kiterjesztett valóság prezentáció) használatával.
• Másodlagos off-line neurofiziológiai elemzés a brin corticalis aktivációjáról, a kapcsolódásról és a plaszticitásról, valamint az izom elektrofiziológiájáról CSCI-ben szenvedő betegeknél, akik motoros képalkotáson (MI) és BCI tréningen vesznek részt, és elektromos izomstimulációval segítik őket

A tanulmány mérföldkövei:

• A kutatók célja egy több magával ragadó ember-gép interfészen alapuló beavatkozás kifejlesztése, tesztelése és optimalizálása
• A kutatók célja saját ütemű neuro-rehabilitációs protokollok kidolgozása és validálása CSCI-ben szenvedő betegek számára.
• A kutatók célja, hogy azonosítsák és tanulmányozzák a neurofiziológiai funkcionalitást és a corticalis aktivitás változását krónikus CSCI-ben.

A gerincvelő-sérülésben (SCI) szenvedő betegek és egészséges egyének szenzomotoros hálózatai hasonló kapcsolódási mintázatot mutatnak, de új funkcionális interakciókat azonosítottak, amelyek egyedülállóak az SCI-beteghálózatokban, és mind a sérülés utáni adaptív és maladaptív szerveződési hatásoknak tulajdoníthatók. Ezeknek a jelenségeknek mind mint lehetséges prognosztikai faktorok, mind a betegek rehabilitációjához hozzájáruló jelentőségét egyelőre nem határozták meg. A pontos mögöttes neurofiziológiai folyamat és az, hogy ezt a magasabb rendű kölcsönhatások milyen mértékben modulálják, szintén nem teljesen ismertek. Ennél is sokkal fontosabb, hogy a közelmúltban először mutatott ki részleges neurológiai gyógyulást komplett SCI-s betegeknél a sérüléstől számított 5-10 év után úttörő neuro-rehabilitációs protokollok révén, amelyeket a hagyományos orvosi és fizioterápiás gyakorlatba integráltak. A kutatók gazdag vizuális és tapintható visszacsatolást, virtuális valóság környezeteket (VRE), BCI által vezérelt exoskeleton és robot aktuátorokat, valamint kérgi szinten dokumentált plaszticitási hatásokat használtak.

Az agy és a gerincvelő közötti reziduális kommunikáció fontos szerepet játszik az esetleges neurorehabilitációban, hiszen teljes sérülés esetén is a sérülési szintet áthaladó idegrostok egynegyede funkcionálisan ép. Mint ilyen, a központi idegrendszeri áramkörök átképzését és a plaszticitás elősegítését a test funkcióinak helyreállítása érdekében a gerincvelő-javítás kulcsfontosságú alapelvei közé sorolta az US National Institute of Neurological Disorders and Stroke (US NIH/NINDS). Ennek ellenére a meglévő irodalom még nem mutatja be pontosan az SCI patofiziológiai folyamatát és hatását a központi idegrendszerre és a szenzomotoros hálózatokra. Meg kell fontolni az e kérdés megoldásához szükséges tanulmányokat (például tanulmányunkat), és meg kell határozni a további vizsgálatok során megválaszolandó konkrét kérdéseket: a) hogyan és miért jön létre a központi idegrendszeri hálózatok átszervezése, b) hogyan alakul ez az átszervezés időben a a sérülés súlyossága és krónikussága, c) mikor tekinthető adaptív vagy maladaptív evolúciónak, és d) hogyan előmozdítható, illetve hogyan előzhető meg. A megszerzett betekintés várhatóan klinikai jelentőséggel bír az SCI utáni maladaptív plaszticitás megelőzésében az egyénre szabott neuro-rehabilitáció révén, valamint az SCI-betegek számára kisegítő technológiák tervezésében.

Ez a NeuroSuitUp tanulmány egy preklinikai neurofiziológiai vizsgálat humán SCI-betegeken, amelynek célja a központi idegrendszeri SCI-következményekre vonatkozó alapvető ismeretek előmozdítása, valamint egy transzlációs megvalósítás a klinikai (rehabilitációs) gyakorlatban. Elemzésünk célja, hogy végső soron segítsen egy modell létrehozásában A központi idegrendszer működése az SCI különböző szakaszaiban (akut, szubakut, krónikus), különböző tevékenységek során (nyugalmi állapot, egyszerű motoros feladatok, összetett szenzomotoros aktivitás), különbséget tesz a teljes és a nem teljes sérülés között, és ideális esetben képes előre jelezni a negatív kimenetelt a lehetséges felépüléssel szemben. . A NeuroSuitUp projekt célja, hogy megvizsgálja és elősegítse a nyaki gerinc krónikus SCI-jét követő nyugalmi neuroplaszticitást, amely egy olyan típusú sérülés, amely tetraparézist és tetraplegiát okoz. Protokollunk az agyi számítógépes interfészek és robotkarok, virtuális környezetek (agy által vezérelt virtuális karok, avatárok és kiterjesztett valóságú hordható robotika érzékelőkkel és aktuátorokkal (kesztyűk és kabát) és gazdag audio/vizuális/tapintási ingerek, valamint komoly játékalkalmazások területén való képzést alkalmaz. a motiváció fokozására. Vizuális és kinesztetikus szenzomotoros agyi hálózatokat is tanulmányoznak majd nagy sűrűségű elektroencefalográfiával a központi idegrendszer plaszticitásának demonstrálására és monitorozására.