Bevege en lammet hånd gjennom bruk av et hjerne-datamaskingrensesnitt

Denne studien vil få informasjon om metoder for kontroll av en protesearm hos slagpasienter eller traumatiske hjerneskadepasienter gjennom en teknikk som kalles "brain-computer interface" (BCI). BCI gir mulighet for direkte kommunikasjon mellom menneske og maskin. Hjerneceller kommuniserer ved å produsere elektriske impulser som bidrar til å skape ting som tanker, hukommelse, bevissthet og følelser. I BCI registreres hjernebølger av et elektroencefalogram (EEG) gjennom elektroder (små ledninger) festet til hodebunnen. Elektrodene måler de elektriske signalene til hjernen. Disse signalene sendes til datamaskinen, som oversetter dem til enhetskontrollkommandoer som meldinger som gjenspeiler en persons intensjon. Denne typen hjerneaktivitet kommer fra de sansemotoriske områdene i hjernen og kan styres gjennom frivillig trening for å kontrollere håndprotesen gjennom BCI.

Friske normale frivillige og personer som har hatt hjerneslag eller traumatisk hjerneskade for mer enn 12 måneder siden og har lammelser i høyre eller venstre arm, hånd eller ben og som er mellom 18 og 80 år, kan være kvalifisert for denne studien. Kandidatene blir screenet med en klinisk og nevrologisk undersøkelse og magnetisk resonanstomografi (MRI) av hjernen. MR bruker et magnetfelt og radiobølger for å få bilder av hjernen. Skanneren er en metallsylinder omgitt av et sterkt magnetfelt. Under prosedyren ligger motivet i skanneren i ca. 45 minutter, med ørepropper for å dempe høye bankelyder som oppstår under skanningen.

Deltakerne gjennomgår følgende prosedyrer:

• Økt 1-2: Deltakerne kobles til en EEG-maskin og blir kjent med håndortosen (treningsapparat som brukes i studien) og oppgavene som kreves for studien.
• Økt 3-4: Deltakerne mottar baseline transkraniell magnetisk stimulering (TMS) og fMRI. For TMS holdes en trådspole på hodebunnen. En kort elektrisk strøm sendes gjennom spolen, og skaper en magnetisk puls som stimulerer hjernen. Personen kan føle en trekkende følelse i huden under spolen, og det kan være rykninger i muskler i ansikt, arm eller ben. Personen kan bli bedt om å spenne visse muskler litt eller utføre andre enkle handlinger. Effekten av TMS på musklene oppdages med små metallplateelektroder teipet til huden på armene. fMRI er som en standard MR (se ovenfor), bortsett fra at det gjøres mens pasienten utfører oppgaver for å lære om hjerneaktivitet involvert i disse oppgavene.
• Økt 5-8: Deltakerne blir bedt om å gjentatte ganger bevege hånden (pasientenes lammede hånd; friske frivilliges normale hånd), tunge og ben som svar på tre lydtoner. Etter ti forsøk blir de bedt om å forestille seg de samme bevegelsene 50 til 100 ganger mens EEG-maskinen registrerer hjerneaktivitet.
• Økt 9-14: Deltakerne trenes i å kontrollere håndortosen. Pasientens hånd er festet til ortosen og bedt om å forestille seg at de utfører finger- eller håndbevegelser. Dette fortsetter til det er 80-90 prosent suksessrate i å oppnå håndbevegelse.
• Økt 15-16: Deltakerne gjentar TMS og fMRI for sammenligning før og etter trening med håndortosen.
• Økt 17-28: Deltakerne får tilleggstrening med håndortoseapparatet (som i økter 5-8), med fokus kun på hånden og ikke andre deler av kroppen.
• Økter 29-30: Deltakerne gjennomgår gjentatt TMS og fMRI for å sammenligne med effekten etter tilleggstrening med håndortosen.
• Økter 31-32: Valgfrie sminkeøkter ved behov på grunn av planleggingsproblemer.

Deltakerne blir evaluert i klinikken etter 3 måneder for å se om de har hatt nytte av studien.