Een verlamde hand bewegen door gebruik te maken van een hersen-computerinterface

Deze studie zal informatie verzamelen over controlemethoden van een prothetische arm bij patiënten met een beroerte of traumatische hersenbeschadiging door middel van een techniek die "brain-computer interface" (BCI) wordt genoemd. BCI zorgt voor directe communicatie tussen mens en machine. Hersencellen communiceren door elektrische impulsen te produceren die helpen bij het creëren van zaken als gedachten, geheugen, bewustzijn en emoties. Bij BCI worden hersengolven geregistreerd door een elektro-encefalogram (EEG) via elektroden (kleine draadjes) die aan de hoofdhuid zijn bevestigd. De elektroden meten de elektrische signalen van de hersenen. Deze signalen worden naar de computer gestuurd, die ze vertaalt in apparaatbesturingsopdrachten als berichten die de intentie van een persoon weerspiegelen. Dit type hersenactiviteit komt uit de sensomotorische gebieden van de hersenen en kan worden gecontroleerd door middel van vrijwillige training om de handprothese te besturen via de BCI.

Gezonde, normale vrijwilligers en mensen die meer dan 12 maanden geleden een beroerte of traumatisch hersenletsel hebben gehad en verlamming hebben in de rechter of linker arm, hand of been en die tussen de 18 en 80 jaar oud zijn, kunnen in aanmerking komen voor dit onderzoek. Kandidaten worden gescreend met een klinisch en neurologisch onderzoek en magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) van de hersenen. MRI maakt gebruik van een magnetisch veld en radiogolven om beelden van de hersenen te verkrijgen. De scanner is een metalen cilinder omgeven door een sterk magnetisch veld. Tijdens de procedure ligt de proefpersoon ongeveer 45 minuten in de scanner en draagt ​​hij oordopjes om de harde kloppende geluiden die bij het scannen optreden te dempen.

Deelnemers ondergaan de volgende procedures:

• Sessies 1-2: Deelnemers worden aangesloten op een EEG-machine en vertrouwd gemaakt met de handorthese (trainingsapparaat dat in het onderzoek wordt gebruikt) en de taken die nodig zijn voor het onderzoek.
• Sessies 3-4: Deelnemers ontvangen baseline transcraniële magnetische stimulatie (TMS) en fMRI. Bij TMS wordt een draadspoel op de hoofdhuid gehouden. Een korte elektrische stroom wordt door de spoel geleid, waardoor een magnetische puls ontstaat die de hersenen stimuleert. De proefpersoon kan een trekkend gevoel op de huid onder de spoel voelen en er kunnen spiertrekkingen optreden in de spieren van het gezicht, de arm of het been. De proefpersoon kan worden gevraagd bepaalde spieren lichtjes aan te spannen of andere eenvoudige handelingen uit te voeren. Het effect van TMS op de spieren wordt gedetecteerd met kleine metalen schijfelektroden die op de huid van de armen zijn geplakt. fMRI is als een standaard MRI (zie hierboven), behalve dat het wordt gedaan terwijl de patiënt taken uitvoert om meer te weten te komen over de hersenactiviteit die bij die taken betrokken is.
• Sessies 5-8: Deelnemers wordt gevraagd om herhaaldelijk hun hand (verlamde hand van patiënt; normale hand van gezonde vrijwilligers), tong en been te bewegen als reactie op drie geluidstonen. Na tien pogingen wordt hen gevraagd zich 50 tot 100 keer dezelfde bewegingen voor te stellen terwijl het EEG-apparaat de hersenactiviteit registreert.
• Sessies 9-14: Deelnemers worden getraind in het aansturen van de handorthese. De hand van de proefpersoon wordt aan de orthese bevestigd en gevraagd zich voor te stellen dat ze vinger- of handbewegingen uitvoeren. Dit gaat door totdat er een slagingspercentage van 80-90 procent is bij het bereiken van handbewegingen.
• Sessies 15-16: Deelnemers herhalen TMS en fMRI ter vergelijking voor en na de training met de handorthese.
• Sessies 17-28: Deelnemers krijgen aanvullende training met het handorthese-apparaat (zoals in sessies 5-8), waarbij alleen op de hand wordt gefocust en niet op andere delen van het lichaam.
• Sessies 29-30: Deelnemers ondergaan herhaalde TMS en fMRI om te vergelijken met het effect na aanvullende training met de handorthese.
• Sessies 31-32: optionele make-upsessies indien nodig vanwege planningsproblemen.

Deelnemers worden na 3 maanden in de kliniek geëvalueerd om te zien of ze baat hebben gehad bij het onderzoek.