Ontwikkeling van optimale sensorische feedbackstrategieën om de functie na tetraplegie te maximaliseren

Het algemene doel van deze studie is om de sensaties die worden waargenomen van intracorticale microstimulatie (ICMS) te vergelijken met die waargenomen van perifere zenuwstimulatie (PNS), en ook met waargenomen sensaties van een combinatie van ICMS en PNS.

Voorafgaande studie

Deelnemers aan deze studie zullen personen zijn met een hoog ruggenmergletsel die al zijn ingeschreven in de klinische trial "Reconnecting the Hand and Arm to the Brain (ReHAB)" (ID# NCT03898804). De ReHAB klinische trial omvat het ontvangen van kleine elektrodenarrays in de hersenen en kleine elektroden rond enkele zenuwen in de arm. Het doel van de ReHAB klinische trial is het herstellen van arm- en handbeweging en sensatie bij personen met verlamming door een ruggenmergletsel.

Doelen van deze klinische trial

Het doel van de voorgestelde studie is het onderzoeken van de perceptie en functionele impact van sensorische neurostimulatie bij deelnemers met tetraplegie. Onderzoekers zullen nieuwe paradigma's ontwikkelen en implementeren van ICMS toegepast op de primaire somatosensibele cortex (S1) en PNS toegepast op zenuwen van de bovenste extremiteit via chronisch geïmplanteerde manchetelelektroden. Onderzoekers zullen ook hybride neurostimulatieparadigma's ontwikkelen en beoordelen waarbij gepaarde toepassing van ICMS en PNS betrokken is. Voor elk paradigma zullen onderzoekers de waargenomen sensatie kwantificeren met klassieke psychofysische methoden. Onderzoekers zullen de aanpak ook implementeren in gesloten-lusstaken in virtual reality bestuurd door gedecodeerde corticale signalen opgenomen van intracorticale micro-elektrodenarrays. Ten slotte zullen onderzoekers de impact van elk stimulatieparadigma op de resterende sensorische functie beoordelen.

In Doelstelling 1 zullen onderzoekers een nieuw ICMS-paradigma ontwikkelen dat probeert zowel de temporele als ruimtelijke activatiepatronen die optreden in S1 tijdens normale aanraking te reproduceren. Onderzoekers zullen dit nieuwe paradigma vergelijken met andere bestaande ICMS-coders. Onderzoekers zullen de impact van elke ICMS-coder beoordelen op perceptuele respons, taakprestatie in virtual reality (VR), en resterende sensorische functie. In Doelstelling 2 zullen onderzoekers nieuwe PNS-paradigma's ontwikkelen en voor de eerste keer de effectiviteit van PNS voor sensorische feedback bij mensen met tetraplegie beoordelen. Zoals in Doelstelling 1, zullen onderzoekers verschillende PNS-coders ontwikkelen en vergelijken, inclusief die welke aspecten van de perifere respons op normale aanraking reproduceren en traditionele lineaire coder. We zullen de impact van elke PNS-coder beoordelen op perceptuele respons, taakprestatie in VR, en resterende sensorische functie. In Doelstelling 3 zullen we hybride neurostimulatieparadigma's ontwikkelen die ICMS combineren met PNS. We zullen de impact van stimulatiecoder en stimulatieamplitude op de waargenomen sensaties gegenereerd door hybride stimulatie beoordelen. We zullen vervolgens de impact van PNS-ICMS timingvertragingen binnen het hybride neurostimulatieparadigma onderzoeken op de perceptuele respons, functionele impact, en impact op resterende sensorische functie.

Alle deelnemers zullen deelnemen aan alle doelstellingen en zullen alle stimulatiebenaderingen ontvangen en alle taken en metingen uitvoeren. Alle deelnemers zullen als hun eigen controle dienen voor de geplande statistische analyses. De studie zal tienduizenden perceptuele responsdatapunten genereren, honderden functionele taakdatapunten, en honderdduizenden intracorticale opnames (voor verkennende analyses).