NeuroSuitUp: Neuroriabilitazione attraverso interfacce sinergiche uomo-macchina (NeuroSuitUp)

Il titolo completo del progetto NeuroSuitUp è <Neuroriabilitazione attraverso interfacce sinergiche uomo-macchina che promuovono la neuroplasticità dormiente nelle lesioni del midollo spinale> . Si tratta di un progetto multidisciplinare di ingegneria neurofisiologica e di riabilitazione neurale, sviluppato dal Lab of Medical Physics & Digital Innovation, School of Medicine, Faculty of Health Science Aristotle University of Thessaloniki e supportato da un dipartimento di neurochirurgia. Questa ricerca è co-finanziata dalla Grecia e dall'Unione Europea (Fondo Sociale Europeo-FSE) attraverso il Programma Operativo "Sviluppo delle Risorse Umane, Istruzione e Apprendimento Permanente 2014-2020" nell'ambito del progetto ""NeuroSuitUp"" (MIS 5047840 ). È possibile accedere al sito Web del progetto all'indirizzo https://imedphys.med.auth.gr/project/neurosuitup.

Il progetto NeuroSuitUp prevede:

• Uno studio clinico per la riabilitazione di pazienti con lesione del midollo spinale cervicale (CSCI), utilizzando più interfacce immersive uomo-macchina (dispositivo di braccia robotiche controllate da Brain-Computer Interface (BCI), giacca e guanti robotici indossabili, applicazione di gioco serio, presentazione in realtà aumentata)
• Un'analisi neurofisiologica secondaria off-line dell'attivazione, della connettività e della plasticità corticale della salamoia, nonché dell'elettrofisiologia muscolare in pazienti con CSCI sottoposti a immaginazione motoria (MI) e formazione e assistenza BCI attraverso la stimolazione muscolare elettrica

Pietre miliari dello studio:

• Gli investigatori mirano a sviluppare, testare e ottimizzare un intervento basato su molteplici interfacce uomo-macchina immersive
• I ricercatori mirano a sviluppare e convalidare protocolli di neuro-riabilitazione autogestiti per i pazienti con CSCI.
• Gli investigatori mirano a identificare e studiare la funzionalità neurofisiologica e l'alterazione dell'attività corticale nella CSCI cronica.

Le reti sensomotorie dei pazienti con lesioni del midollo spinale (SCI) e degli individui sani condividono modelli di connettività simili, ma nuove interazioni funzionali sono state identificate come uniche per le reti di pazienti con SCI e possono essere attribuite a effetti organizzativi sia adattativi che disadattivi dopo la lesione. L'importanza di tali fenomeni sia come possibili fattori prognostici che come contributori alla riabilitazione del paziente rimane ancora non specificata. Anche l'esatto processo neurofisiologico sottostante e la misura in cui questo è modulato da interazioni di ordine superiore non è completamente compreso. Ancora più importante, ha recentemente dimostrato per la prima volta il recupero neurologico parziale in pazienti con LM completa dopo 5-10 anni dalla lesione attraverso protocolli neuro-riabilitativi innovativi, integrati nella pratica medica e fisioterapica tradizionale. I ricercatori hanno utilizzato un ricco feedback visivo e tattile, ambienti di realtà virtuale (VRE), esoscheletro controllato da BCI e attuatori robotici e hanno inoltre documentato effetti di plasticità a livello corticale.

La comunicazione residua tra cervello e midollo spinale gioca un ruolo importante nella possibile neuroriabilitazione, poiché anche nelle lesioni complete un quarto delle fibre nervose che attraversano il livello della lesione sono funzionalmente intatte. Pertanto, la riqualificazione dei circuiti del sistema nervoso centrale e la promozione della plasticità per ripristinare le funzioni corporee sono state riconosciute tra i principi chiave della riparazione del midollo spinale dall'Istituto nazionale statunitense per i disturbi neurologici e l'ictus (US NIH/NINDS). Tuttavia, la letteratura esistente non descrive ancora con precisione il processo fisiopatologico e l'effetto della SCI sul sistema nervoso centrale e sulle reti sensomotorie. Gli studi necessari per affrontare questo problema (come il nostro studio) dovrebbero essere considerati, identificando domande specifiche a cui rispondere attraverso ulteriori indagini: a) come e perché viene stabilita la riorganizzazione delle reti del SNC, b) come questa riorganizzazione evolve nel tempo rispetto al gravità e cronicità della lesione, c) quando può essere considerata un'evoluzione adattativa o disadattativa, e d) come può essere promossa o prevenuta rispettivamente. Si prevede che le conoscenze acquisite abbiano rilevanza clinica nella prevenzione della plasticità disadattativa dopo la LM attraverso la neuro-riabilitazione individualizzata, nonché nella progettazione di tecnologie assistive per i pazienti con LM.

Questo studio NeuroSuitUp è sia un'indagine neurofisiologica preclinica su pazienti umani con LM che mira a far progredire le conoscenze di base sulle sequele di LM al sistema nervoso centrale sia anche un'implementazione traslazionale nella pratica clinica (riabilitativa). La nostra analisi mira infine a contribuire a produrre un modello di Funzione del sistema nervoso centrale lungo diversi stadi della LM (acuta, sub-acuta, cronica), durante diverse attività (stato di riposo, compiti motori semplici, attività sensomotoria complessa), differenziare tra lesione completa e incompleta e idealmente essere in grado di prevedere l'esito negativo rispetto al possibile recupero . Il progetto NeuroSuitUp mira a studiare e promuovere la neuroplasticità dormiente dopo la LM cronica al rachide cervicale, un tipo di lesione che causa tetraparesi e tetraplegia. Il nostro protocollo distribuirà la formazione su interfacce computer cerebrali e braccia robotiche, ambienti virtuali (braccia virtuali controllate dal cervello, avatar e robotica indossabile in realtà aumentata con sensori e attuatori (guanti e giacca) e ricchi stimoli audio/visivi/tattili insieme a serie applicazioni di gioco per aumentare la motivazione. Le reti cerebrali sensorimotorie visive e cinestesiche saranno inoltre studiate utilizzando l'elettroencefalografia ad alta densità per dimostrare e monitorare la plasticità del SNC.