Sviluppo di Strategie Ottimali di Feedback Sensoriale per Massimizzare la Funzione dopo la Tetraplegia

L'obiettivo generale di questo studio è confrontare le sensazioni percepite dalla microstimolazione intracorticale (ICMS) con quelle percepite dalla stimolazione dei nervi periferici (PNS), e anche con le sensazioni percepite da una combinazione di ICMS e PNS.

Studio precedente

I partecipanti a questo studio saranno individui con una lesione del midollo spinale di alto livello già arruolati nella sperimentazione clinica "Riconnettere la Mano e il Braccio al Cervello (ReHAB)" (ID# NCT03898804). La sperimentazione clinica ReHAB prevede l'impianto di piccoli array di elettrodi nel cervello e di piccoli elettrodi attorno ad alcuni nervi del braccio. L'obiettivo della sperimentazione clinica ReHAB è ripristinare il movimento e la sensazione del braccio e della mano in individui con paralisi da lesione del midollo spinale.

Obiettivi di questa sperimentazione clinica

Lo scopo dello studio proposto è indagare la percezione e l'impatto funzionale della neurostimolazione sensoriale in partecipanti con tetraplegia. I ricercatori svilupperanno e implementeranno nuovi paradigmi di ICMS applicati alla corteccia somatosensoriale primaria (S1) e PNS applicati ai nervi dell'arto superiore attraverso elettrodi a cuffia impiantati cronicamente. I ricercatori svilupperanno e valuteranno anche paradigmi ibridi di neurostimolazione che coinvolgono l'applicazione accoppiata di ICMS e PNS. Per ogni paradigma, i ricercatori quantificheranno la sensazione percepita con metodi psicofisici classici. I ricercatori implementeranno inoltre l'approccio in compiti a circuito chiuso in realtà virtuale controllati attraverso segnali corticali decodificati registrati da array di microelettrodi intracorticali. Infine, i ricercatori valuteranno l'impatto di ogni paradigma di stimolazione sulla funzione sensoriale residua.

Nell'Obiettivo 1, i ricercatori svilupperanno un nuovo paradigma ICMS che tenta di riprodurre sia i modelli di attivazione temporali che spaziali che si verificano in S1 durante il tatto normale. I ricercatori confronteranno questo nuovo paradigma con altri encoder ICMS esistenti. I ricercatori valuteranno l'impatto di ogni encoder ICMS sulla risposta percettiva, sulle prestazioni del compito in realtà virtuale (VR) e sulla funzione sensoriale residua. Nell'Obiettivo 2, i ricercatori svilupperanno nuovi paradigmi PNS e valuteranno per la prima volta l'efficacia del PNS per il feedback sensoriale in persone con tetraplegia. Come nell'Obiettivo 1, i ricercatori svilupperanno e confronteranno diversi encoder PNS, inclusi quelli che riproducono aspetti della risposta periferica al tatto normale e gli encoder lineari tradizionali. Valuteremo l'impatto di ogni encoder PNS sulla risposta percettiva, sulle prestazioni del compito in VR e sulla funzione sensoriale residua. Nell'Obiettivo 3, svilupperemo paradigmi ibridi di neurostimolazione che accoppiano ICMS con PNS. Valuteremo l'impatto dell'encoder di stimolazione e dell'ampiezza di stimolazione sulle sensazioni percepite generate dalla stimolazione ibrida. Investigheremo quindi l'impatto dei ritardi temporali PNS-ICMS all'interno del paradigma di neurostimolazione ibrida sulla risposta percettiva, sull'impatto funzionale e sull'impatto sulla funzione sensoriale residua.

Tutti i partecipanti parteciperanno a tutti gli obiettivi e riceveranno tutti gli approcci di stimolazione ed eseguiranno tutti i compiti e le misurazioni. Tutti i partecipanti fungeranno da proprio controllo per le analisi statistiche pianificate. Lo studio genererà decine di migliaia di punti dati sulla risposta percettiva, centinaia di punti dati su compiti funzionali e centinaia di migliaia di registrazioni intracorticali (per analisi esplorative).