Una dimostrazione clinica dell'interfaccia cervello-computer EEG per i pazienti affetti da SLA (ALS)

Le persone affette da gravi disturbi motori come la sclerosi laterale amiotrofica (SLA) hanno bisogno di metodi alternativi per la comunicazione e il controllo. Potrebbero non essere in grado di utilizzare nemmeno le tecnologie assistive convenzionali più elementari, che si basano tutte in un modo o nell'altro sui muscoli. Per queste persone è essenziale una tecnologia di comunicazione e controllo che non dipenda dalla funzione neuromuscolare. Le interfacce cervello-computer (BCI) possono dare a questi individui capacità di comunicazione e controllo che non dipendono da nervi e muscoli. È stato dimostrato che anche le persone che sono quasi completamente paralizzate possono controllare i ritmi motori dei sensori e altre caratteristiche dell'attività elettroencefalografica (EEG) registrata dal cuoio capelluto e che possono utilizzare questo controllo per spostare il cursore di un computer in una o due dimensioni, per selezionare lettere o icone, o anche per muovere un braccio robotico. Il gruppo è ora concentrato sullo sviluppo di applicazioni BCI clinicamente pratiche, traducendole dal laboratorio nelle case delle persone e stabilendo che possono avere un impatto positivo sulla vita delle persone con gravi disabilità.

L'obiettivo di questo progetto dimostrativo VA è mostrare che la tecnologia BCI è una nuova opzione di comunicazione e controllo clinicamente pratica e importante che può migliorare la vita dei veterani con sclerosi laterale amiotrofica (SLA). Il progetto metterà alla prova quattro ipotesi ben supportate: (1) che le persone affette da SLA che trovano (o troveranno presto) inadeguate le tecnologie assistive convenzionali possono e useranno un sistema BCI per scopi importanti nella loro vita quotidiana senza una stretta supervisione tecnica, 2) continueranno e addirittura aumenteranno questo uso per tutto il periodo dello studio, (3) che l'uso di BCI migliorerà le loro vite e 4) BCI migliorerà la vita delle loro famiglie e degli operatori sanitari.

In accordo con queste ipotesi, gli obiettivi sono:

Obiettivo 1: Reclutare team di 2-4 persone di professionisti sanitari VA (ad esempio, medici, infermieri, infermieri, assistenti medici, tecnici EEG, terapisti, specialisti della riabilitazione, ricercatori medici) in ciascuno dei 5-6 centri VA partecipanti, e formarli all'uso e al supporto continuo del sistema BCI domotico. Questi team utilizzeranno il database VA ALS, gli affiliati locali dell'Associazione ALS e le cliniche VA per identificare e reclutare in ciascun sito 3-4 pazienti affetti da SLA che non sono adeguatamente serviti dalla tecnologia assistiva convenzionale; avere ambienti fisici e sociali stabili; e disporre di operatori sanitari con competenze informatiche di base disposti a supportare l'uso di BCI. I team VA installeranno sistemi BCI nelle case dei pazienti e insegneranno loro e ai loro caregiver come utilizzare il sistema su base giornaliera per le applicazioni che i singoli pazienti desiderano, come e-mail, controllo ambientale, conversazioni mediate da computer, elaborazione testi e/o intrattenimento. I team VA forniranno una supervisione basata su Internet a lunga distanza mentre i pazienti iniziano a utilizzare la tecnologia BCI per la comunicazione e il controllo nella loro vita quotidiana. I team di progetto saranno disponibili per la supervisione in loco all'inizio dell'uso di BCI e per valutazioni periodiche a domicilio successivamente. Oltre a fornire una supervisione e una guida continue del progetto, il gruppo si concentrerà sulla riduzione della necessità di un supporto continuo da parte di esperti (sia in loco che da remoto) incorporando nel software BCI gli adattamenti e le regolazioni che sono essenziali per un funzionamento affidabile e semplificando ulteriormente e semplificare l'interfaccia dell'assistente e altri aspetti del funzionamento del sistema. L'obiettivo finale è un sistema pratico che possa essere utilizzato da molte persone gravemente disabili nelle loro case con un supporto tecnico continuo minimo.

Obiettivo 2: valutare l'estensione e il successo dell'uso delle BCI e il suo impatto sulla qualità della vita. Attraverso il collegamento Internet e le visite periodiche, i team di progetto quantificheranno la quantità di utilizzo di BCI sia in termini assoluti sia in termini di importanza per il supporto di funzioni specifiche (es. interazioni con la famiglia, posta elettronica); e quantificherà le prestazioni BCI in termini di accuratezza e velocità. Inoltre, verranno utilizzate misure standard e specializzate della qualità della vita e questionari di valutazione BCI per valutare quantitativamente l'impatto a lungo termine della tecnologia BCI sulla vita degli utenti, dei loro caregiver e delle loro famiglie. Saranno inoltre monitorati gli effetti della progressione della malattia (ad esempio, la perdita della restante funzione neuromuscolare) sull'estensione e sulla natura dell'uso di BCI. Ci aspettiamo che questo lavoro stabilisca che le applicazioni di comunicazione e controllo fornite dal sistema BCI sono ampiamente utilizzate da persone gravemente disabili da SLA, che il BCI può produrre un miglioramento duraturo nella loro vita e in quella dei loro cari, e che il BCI può persino consentire a persone che altrimenti rimarrebbero totalmente bloccate di continuare a interagire con le loro famiglie e amici.

Il successo di questo progetto dipenderà dall'istituzione e dal mantenimento di comunicazioni quotidiane affidabili e ad alta velocità tra i soggetti, i siti VA e il team di progetto. Il VA e gli investigatori devono essere in grado di valutare i dati EEG di ciascun soggetto ogni giorno, 7 giorni su 7, in modo da poter rispondere alle domande, risolvere i problemi e ottimizzare i parametri del sistema entro 24 ore.

In questo studio, la prima ipotesi primaria è che i soggetti cominceranno ad usare il BCI per scopi importanti nella loro vita quotidiana e che continueranno e addirittura aumenteranno questo uso per tutto il periodo dello studio. Pertanto, i risultati quantitativi primari per questa ipotesi saranno 1) il tempo trascorso utilizzando il BCI e 2) la variazione di questo tempo durante il periodo di studio. Se il loro tempo di utilizzo del BCI è sostanziale e rimane stabile o aumenta nel corso dello studio, saremo in grado di concludere che i soggetti hanno trovato il sistema BCI desiderabile e prezioso. La seconda ipotesi primaria è che il BCI migliorerà la qualità della vita delle persone gravemente disabili a causa della SLA. Gli esiti secondari includono: misure della qualità della vita del caregiver; le valutazioni del paziente e del caregiver sull'utilità delle BCI; le prestazioni BCI (ovvero velocità e precisione); e la quantità di tempo speso dal personale del progetto nel supporto tecnico.

Il completamento di questo studio e il raggiungimento dei suoi obiettivi dovrebbero aiutare a spostare la tecnologia BCI basata su EEG fuori dal laboratorio e dimostrare che si tratta di una tecnologia di comunicazione e controllo potente, clinicamente pratica e conveniente che può migliorare sostanzialmente la vita delle persone con SLA. Inoltre, lo studio dovrebbe convalidare e stabilire una nuova importante opzione, la comunicazione basata su BCI che il VA può fornire a molti dei suoi pazienti con disabilità più gravi. Questo risultato renderebbe la VA la prima e unica entità al mondo in grado di fornire questa tecnologia assistiva radicalmente nuova e importante ai suoi pazienti.

Quaranta potenziali utenti di BCI hanno soddisfatto i criteri di inclusione e hanno fornito il consenso informato*. [*Nota 1: altre due persone che hanno fornito il consenso informato sono state successivamente trovate non soddisfare i criteri di inclusione.] Trentasette hanno completato le sessioni di valutazione BCI, 28 hanno soddisfatto il criterio di accuratezza BCI e 27 hanno installato il sistema BCI nelle loro case.