HEROES: riabilitazione robotica delle estremità umane e miglioramento dei risultati per l'ictus (HEROES)

Il titolo completo del progetto HEROES è <Human Extremity Robotic Rehabilitation and Outcome Enhancement for Stroke>. Si tratta di un progetto multidisciplinare di ingegneria neurofisiologica e riabilitazione neurale, sviluppato dal Laboratorio di Fisica Medica e Innovazione Digitale, Scuola di Medicina, Facoltà di Scienze della Salute dell'Università Aristotele di Salonicco e supportato da un Dipartimento di Neurochirurgia. È possibile accedere al sito web del progetto all'indirizzo https://heroes.med.auth.gr.

Il progetto HEROES prevede:

• Uno studio clinico per la riabilitazione di pazienti con ictus cronico (CS), utilizzando più interfacce uomo-macchina immersive (dispositivo per bracci robotici controllati dall'interfaccia cervello-computer (BCI), giacca e guanti robotici indossabili, applicazione di gioco serio, presentazione in realtà aumentata)
• Un'analisi neurofisiologica secondaria off-line dell'attivazione cerebrale, della connettività e della plasticità, nonché dell'elettrofisiologia muscolare in pazienti con CS sottoposti a immaginazione motoria (MI) e allenamento e assistenza BCI attraverso la stimolazione muscolare elettrica

Pietre miliari dello studio:

• I ricercatori mirano a sviluppare, testare e ottimizzare un intervento basato su molteplici interfacce uomo-macchina immersive
• I ricercatori mirano a sviluppare e convalidare protocolli di neuroriabilitazione a ritmo autonomo per i pazienti con CS.
• I ricercatori mirano a identificare e studiare la funzionalità neurofisiologica e l'alterazione dell'attività cerebrale nella CS cronica.

Le reti di neuroni cerebrali dei pazienti con ictus cronico (CS) e degli individui sani condividono modelli di connettività simili, ma nuove interazioni funzionali sono state identificate come uniche per le reti di pazienti con CS e possono essere attribuite a effetti organizzativi sia adattivi che disadattivi dopo l'ictus. 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 sono completamente compresi. I ricercatori hanno utilizzato un ricco feedback visivo e tattile, ambienti di realtà virtuale (VRE), esoscheletro controllato dalla BCI e attuatori robotici e hanno inoltre documentato gli effetti di plasticità nelle reti cerebrali.

La riqualificazione dei circuiti cerebrali e la promozione della plasticità per ripristinare le funzioni corporee sono stati riconosciuti 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 del sCS sul sistema nervoso centrale e sulle reti sensomotorie. Dovrebbero essere presi in considerazione gli studi necessari per affrontare questo problema (come il nostro studio), identificando domande specifiche a cui rispondere attraverso ulteriori indagini: a) come e perché si stabilisce la riorganizzazione delle reti del sistema nervoso centrale, b) come questa riorganizzazione evolve nel tempo rispetto al sistema nervoso centrale. gravità e cronicità dell'ictus, c) quando può essere considerato un'evoluzione adattiva o disadattiva, e d) come può essere rispettivamente promosso o prevenuto. Si prevede che le conoscenze acquisite avranno rilevanza clinica nella prevenzione della plasticità disadattiva dopo la CS attraverso la neuroriabilitazione individualizzata, nonché nella progettazione di tecnologie assistive per i pazienti con CS.

Questo studio HEROES è sia un'indagine neurofisiologica preclinica su pazienti umani con CS che mira a far avanzare le conoscenze di base sulle sequele del SC al sistema nervoso centrale sia anche un'implementazione traslazionale nella pratica clinica (riabilitativa). La nostra analisi mira a contribuire infine a produrre un modello della funzione del sistema nervoso centrale lungo le diverse fasi dell'ictus (acuto, subacuto, cronico), durante diverse attività (stato di riposo, compiti motori semplici, attività sensomotoria complessa) e idealmente essere in grado di prevedere risultati negativi risultato rispetto al possibile recupero. Il progetto HEROES mira a studiare e promuovere la neuroplasticità dormiente dopo un ictus cronico, un tipo di lesione che causa emiparesi, emiplegoa, tetraparesi o tetraplegia. Il nostro protocollo prevede la formazione su interfacce cervello-computer e bracci robotici, 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 ad applicazioni di gioco serie per migliorare la motivazione. Verranno inoltre studiate le reti cerebrali sensomotorie visive e cinestetiche utilizzando l'elettroencefalografia ad alta densità per dimostrare e monitorare la plasticità del sistema nervoso centrale.