Utilizzare la Neurotecnologia per Aiutare i Bambini con Disabilità Fisica Dovuta alla Paralisi Cerebrale

Scopo L'emiparesi cerebrale porta a una grave debolezza motoria unilaterale che compromette la funzione dell'arto superiore e le attività quotidiane nei bambini. Terapie efficaci e basate su evidenze scientifiche – in particolare interventi coinvolgenti e intensivi come l'interfaccia cervello-computer combinata con la stimolazione elettrica funzionale (BCI-FES) – rimangono limitate e poco esplorate nelle popolazioni pediatriche. Lo studio mira a colmare questa lacuna adattando e validando un modello di riabilitazione BCI-FES incentrato sul bambino per le menomazioni motorie dell'arto superiore, consentendo una terapia efficace e coinvolgente per i bambini con emiparesi cerebrale.

Obiettivi Obiettivo 1: Determinare l'efficacia della FES attivata da BCI per i bambini con emiparesi cerebrale nel migliorare i risultati funzionali.

Obiettivo 2: Sviluppare, validare e ottimizzare un modello di riabilitazione BCI-FES incentrato sul bambino che migliori la funzione motoria dell'arto superiore e le attività della vita quotidiana nei bambini con emiparesi cerebrale, consentendo terapie scalabili ed efficaci basate sulla neurotecnologia che migliorino l'indipendenza funzionale e la qualità della vita all'interno della riabilitazione pediatrica.

Metodo La configurazione combina EEG, FES e feedback visivo in tempo reale per creare un sistema di formazione a circuito chiuso. Durante ogni sessione, una cuffia EEG registra l'attività cerebrale correlata al movimento mentre un partecipante immagina un movimento specifico (ad esempio, estensione del polso). Quando il sistema identifica correttamente l'immaginazione motoria, il sistema eroga FES ai muscoli corrispondenti e visualizza il movimento associato su uno schermo tramite un avatar animato.

Il progetto utilizza il sistema g.tec recoveriX (g.tec, Schiedlberg, Austria), una suite BCI disponibile in commercio che integra la registrazione EEG e la stimolazione elettrica funzionale.

BCI: I segnali EEG vengono registrati utilizzando un auricolare EEG a 16 canali a base di gel. Gli elettrodi di registrazione sono posizionati secondo il sistema internazionale 10-10. L'algoritmo di classificazione genera l'accuratezza di classificazione, definita come la percentuale di previsioni corrette prodotte dal BCI durante l'identificazione dei comandi di immaginazione motoria intenzionali.

FES: La stimolazione muscolare elettrica viene erogata bilateralmente attraverso due stimolatori elettrici g.Estim (g.tec, Graz, Austria), che generano impulsi di corrente costante bifasici rettangolari.

Feedback visivo: Un monitor posizionato direttamente di fronte a ciascun partecipante mostra due avatar di mano virtuali che forniscono feedback visivo in tempo reale che riflette il movimento intenzionale. Quando il sistema rileva con successo l'immaginazione motoria, l'avatar esegue il movimento corrispondente sullo schermo.

Intervento L'intervento consiste di due componenti: Sessioni di Addestramento e Sessioni di Riabilitazione.

Sessioni di Addestramento: L'addestramento calibra il sistema registrando i segnali EEG durante l'immaginazione motoria dell'estensione del polso sinistro o destro. I partecipanti sono guidati a visualizzare l'estensione del polso per entrambe le mani. Ogni sessione include tre prove di circa 15 minuti. Ogni prova contiene 80 esecuzioni della durata di 8 secondi.

Sessioni di Riabilitazione: Durante la riabilitazione, il classificatore generato durante l'addestramento guida il feedback visivo ed elettrico. I partecipanti completano fino a tre prove per sessione, utilizzando segnali audio per guidare i tentativi di immaginazione motoria. Il feedback visivo e la stimolazione elettrica vengono forniti solo quando l'immaginazione motoria è accuratamente classificata e corrisponde alla direzione del segnale.

I partecipanti partecipano a 15-20 sessioni recoveriX per tre settimane consecutive. Ogni sessione dura fino a 90 minuti e include prove di immaginazione motoria randomizzate che coinvolgono entrambi gli arti. Le sessioni sono adattate in base alla tolleranza del partecipante, con periodi di riposo programmati e pause aggiuntive opzionali per mantenere comfort e coinvolgimento.