Utvikling av optimale sensoriske tilbakemeldingsstrategier for å maksimere funksjon etter tetraplegi

Det overordnede målet med denne studien er å sammenligne følelsene som oppleves fra intrakortikal mikrostimulering (ICMS) med de som oppleves fra perifer nervestimulering (PNS), og også med opplevde følelser fra en kombinasjon av ICMS og PNS.

Tidligere studie

Deltakere for denne studien vil være personer med en høyt plassert ryggmargsskade som allerede er inkludert i den kliniske studien "Reconnecting the Hand and Arm to the Brain (ReHAB)" (ID# NCT03898804). ReHAB-studien innebærer å motta små elektrodearrays i hjernen og små elektroder rundt noen av nervene i armen. Målet med ReHAB-studien er å gjenopprette arm- og håndbevegelse og følesans hos personer med lammelse fra en ryggmargsskade.

Mål for denne kliniske studien

Formålet med den foreslåtte studien er å undersøke persepsjon og funksjonell påvirkning av sensorisk nevrostimulering hos deltakere med tetraplegi. Forskere vil utvikle og implementere nye paradigmer for ICMS anvendt på primær somatosensorisk cortex (S1) og PNS anvendt på nerver i overekstremiteten gjennom kronisk implanterte mansjetteelektroder. Forskere vil også utvikle og vurdere hybride nevrostimuleringsparadigmer som involverer sammenkoblet anvendelse av ICMS og PNS. For hvert paradigme vil forskere kvantifisere den opplevde følelsen med klassiske psykofysiske metoder. Forskere vil også implementere tilnærmingen i lukkede løkke-oppgaver i virtual reality kontrollert gjennom dekodede kortikale signaler registrert fra intrakortikale mikroeletrodearrays. Til slutt vil forskere vurdere påvirkningen av hvert stimuleringsparadigme på gjenværende sensorisk funksjon.

I Mål 1 vil forskere utvikle et nytt ICMS-paradigme som forsøker å reprodusere både de temporale og romlige aktiveringsmønstrene som oppstår i S1 under normal berøring. Forskere vil sammenligne dette nye paradigmet med andre eksisterende ICMS-kodere. Forskere vil vurdere påvirkningen av hver ICMS-koder på perseptuell respons, oppgaveprestasjon i virtual reality (VR), og gjenværende sensorisk funksjon. I Mål 2 vil forskere utvikle nye PNS-paradigmer og vurdere effektiviteten av PNS for sensorisk tilbakemelding hos personer med tetraplegi for første gang. Som i Mål 1 vil forskere utvikle og sammenligne flere PNS-kodere, inkludert de som reproduserer aspekter ved den perifere responsen på normal berøring og tradisjonelle lineære kodere. Vi vil vurdere påvirkningen av hver PNS-koder på perseptuell respons, oppgaveprestasjon i VR, og gjenværende sensorisk funksjon. I Mål 3 vil vi utvikle hybride nevrostimuleringsparadigmer som kombinerer ICMS med PNS. Vi vil vurdere påvirkningen av stimuleringskoder og stimuleringsamplitude på de opplevde følelsene generert av hybrid stimulering. Vi vil deretter undersøke påvirkningen av PNS-ICMS tidsforsinkelser innenfor det hybride nevrostimuleringsparadigmet på den perseptuelle responsen, funksjonelle påvirkning, og påvirkning på gjenværende sensorisk funksjon.

Alle deltakere vil delta i alle mål og vil motta alle stimuleringstilnærminger og utføre alle oppgaver og målinger. Alle deltakere vil tjene som sin egen kontroll for de planlagte statistiske analysene. Studien vil generere titusenvis av perseptuelle respons datapunkter, hundrevis av funksjonelle oppgavedatapunkter, og hundretusenvis av intrakortikale registreringer (for eksplorative analyser).