Effetto delle immagini motorie assistite dall'interfaccia cervello-computer per la riqualificazione dell'andatura nei pazienti con ictus

Nel primo studio, proponiamo 20 soggetti che hanno subito il loro primo ictus sottocorticale emorragico o ischemico con compromissione degli arti inferiori più di 9 mesi prima dell'arruolamento nello studio. I soggetti saranno reclutati dai pazienti esistenti nella coorte di pazienti del medico dello studio e da segnalazioni di medici curanti. Durante la visita di screening iniziale, sarà accertato che il soggetto soddisfi i criteri per la partecipazione e il consenso informato sarà ottenuto dal personale dello studio. I soggetti saranno informati dettagliatamente in merito alla procedura sperimentale, al rischio e ai benefici coinvolti e alle loro responsabilità durante lo studio.

Una volta fornito il consenso, i soggetti saranno sottoposti a una sessione di usabilità MI-BCI, saranno comodamente seduti davanti allo schermo di un computer. Un cappuccio EEG sarà comodamente indossato sopra la testa del soggetto per registrare le tracce EEG di eventuali aree corticali attivate. I soggetti verranno quindi istruiti a eseguire un compito di immaginazione mentale in base al quale immagineranno di camminare correttamente con la gamba interessata. Le accuratezze nella classificazione dell'immagine motoria corretta dalla condizione inattiva dall'EEG saranno registrate per ciascun soggetto. I soggetti che ottengono una precisione superiore al 57,5% sono considerati idonei per il programma di formazione MI-BCI. I soggetti idonei per la formazione MI-BCI saranno quindi sottoposti a una serie di valutazioni funzionali, tra cui (1) misurazioni cliniche funzionali (test del cammino di 10 metri e test Up-to-Go), (2) analisi dell'andatura, (3) valutazione dell'attività corticale utilizzando TMS e (4) scansione MRI e DTI. (5) Test psicologici tra cui Beck Depression Inventory, scala di gravità della fatica, test di span digitale. Prima dell'inizio della formazione MI-BCI, i soggetti saranno sottoposti a un'altra sessione di calibrazione MI-BCI, che verrà eseguita in modo totalmente uguale con la sessione di usabilità BCI per raccogliere dati più preziosi per l'analisi. Dopo aver terminato tutte e 5 le valutazioni e la sessione di calibrazione MI-BCI, è possibile iniziare l'allenamento MI-BCI con una frequenza di 3 volte a settimana per 4 settimane. La procedura della formazione MI-BCI è identica a quella della sessione di usabilità BCI, tranne per il fatto che un personaggio dei cartoni animati sullo schermo del computer verrà attivato per camminare in avanti se i soggetti eseguono con successo un'accurata immaginazione mentale. Ai soggetti sottoposti a formazione MI-BCI sarà richiesto di eseguire 160 prove di MI in totale con periodi di riposo assegnati (5 minuti) ogni 40 prove. Ogni sessione avrà una durata di circa 45 minuti escluso il tempo di preparazione. Verranno registrati il ​​numero di volte in cui i soggetti possono eseguire con successo l'attività MI e la facilità con cui sono in grado di eseguire l'attività. Segnali cerebrali distinti come la desincronizzazione o sincronizzazione correlata all'evento (ERD/ERS) sono rilevabili sull'EEG per movimenti motori reali e immaginari in soggetti sani. Utilizzando questa tecnica, MI-BCI, che traduce l'immaginazione dei movimenti in comandi online, fornisce un promettente sistema di comunicazione neurale per i pazienti con ictus che soffrono di disabilità motorie. In precedenza abbiamo collaborato con I2R-A*STAR BCI per progettare un software BCI personalizzato da sincronizzare con un amplificatore EEG. Abbiamo dimostrato l'efficacia di questo dispositivo MI-BCI su misura sulle menomazioni dell'ictus dell'arto superiore, pertanto, la procedura e l'attrezzatura utilizzata saranno mantenute identiche ad eccezione dell'interfaccia software, che mostra un personaggio dei cartoni animati sullo schermo. I soggetti saranno sottoposti nuovamente alle stesse cinque valutazioni alla fine della formazione MI-BCI di 4 settimane e 4-6 settimane dopo l'ultima sessione della formazione MI-BCI, rispettivamente, incluse (1) misure di esito clinico funzionale (test del cammino di 10 metri e Up-to-Go test), (2) analisi dell'andatura, (3) valutazione dell'attività corticale mediante TMS e (4) MRI e DTI. (5) Test psicologici tra cui Beck Depression Inventory, scala di gravità della fatica, test di span digitale.

Il test up-and-go a tempo è una misurazione della mobilità. Include una serie di compiti come alzarsi da una posizione seduta, camminare, girarsi, fermarsi e sedersi. Per il test, alla persona viene chiesto di alzarsi da una sedia standard e percorrere una distanza di circa 3 metri, girarsi e tornare alla sedia e sedersi di nuovo. Il test del cammino di 10 metri è un test della velocità del cammino. Il test up-to-go cronometrato e il test del cammino di 10 metri saranno valutati da un fisioterapista certificato o da personale di ricerca qualificato e richiederanno circa 30 minuti, compreso il tempo di preparazione.

L'analisi dell'andatura è lo studio sistematico della locomozione. Sarà eseguito in NUH, da un tecnico medico certificato o da uno staff di ricerca qualificato. I soggetti dovranno indossare pantaloncini e l'intero processo di prova potrebbe essere videoregistrato per analizzare in futuro la qualità del movimento dei soggetti (il volto non verrà catturato e il consenso sarà ottenuto in anticipo). I marcatori possono essere indossati in vari punti del corpo come le spine iliache del bacino, il malleolo della caviglia e i condili del ginocchio. I sensori per elettromiografia (EMG) possono essere indossati nell'area del quadricipite femorale, del tendine del ginocchio, del gastrocnemio e dei muscoli tibiali anteriori per entrambe le gambe. I parametri dell'andatura delle misure temporali e spaziali e la cinematica articolare saranno registrati mentre il soggetto sta camminando lungo la passerella con una piattaforma di forza, secondo le istruzioni del tecnico medico o del personale di ricerca addestrato. Ogni sessione durerà circa 1 ora compreso il tempo di preparazione.

La TMS sarà eseguita per indagare i meccanismi di questo training sulla plasticità corticale come indicizzato dai cambiamenti di eccitabilità corticale. Per lo studio MEP, regoleremo inizialmente l'intensità della TMS per ottenere un MEP di base nel muscolo tibiale anteriore della gamba a circa 1 mV di ampiezza da picco a picco prima dell'intervento. L'intensità della stimolazione sarà mantenuta costante per ogni soggetto durante lo studio. Gli eurodeputati saranno registrati in un computer per l'analisi off-line. Registreremo 10 eurodeputati per volta e faremo la media della loro ampiezza da picco a picco. Per la stimolazione del polso accoppiato, verrà applicato un primo stimolo condizionante sottosoglia, seguito ad un intervallo di interstimolo variabile (ISI), da un secondo stimolo soprasoglia. Useremo i seguenti ISI: 2, 3, 4, 6, 9, 10, 12, 15 ms. La percentuale di cambiamento per ogni ISI prima e dopo il trattamento sarà calcolata dai MEP e sarà quindi importante per misurare i cambiamenti nella facilitazione e inibizione intracorticale. Ogni sessione durerà circa 1 ora compreso il tempo di preparazione.

La scansione MRI / DTI verrà eseguita presso CIRC, NUS. Prima della scansione, tutti i pazienti saranno informati della procedura del test e degli aspetti di sicurezza. Un medico con formazione medica sarà in standby durante tutta la procedura. Tutti i partecipanti verranno scansionati su uno scanner 3-T GE utilizzando una bobina per la testa a radiofrequenza standard. Il movimento della testa è stato ridotto al minimo dall'imbottitura in schiuma e dalle cinghie di contenimento della fronte. Verranno acquisite una scansione ad alta risoluzione pesata in T1 e una serie di immagini di ripristino dell'inversione attenuata dal fluido assiale. Le immagini di ripristino dell'inversione pesate in T1 e attenuate dal fluido saranno riallineate e normalizzate spazialmente in immagini di dimensione del voxel isotropico implementate in Matlab. Ogni sessione durerà circa 1 ora compreso il tempo di preparazione.

Uno staff di ricerca amministrerà Beck Depression Inventory (BDI), Fatigue Severity Scale (FSS), intervallo di cifre avanti e indietro per controllare l'effetto confondente del miglioramento cognitivo in questo studio.