BOHATEROWIE: Robotyczna rehabilitacja kończyn ludzkich i poprawa wyników leczenia udaru (HEROES)

Pełny tytuł projektu HEROES to <Rehabilitacja robotyczna kończyn ludzkich i poprawa wyników leczenia udaru>. Jest to wielodyscyplinarny projekt inżynierii neurofizjologicznej i rehabilitacji nerwowej, opracowany przez Laboratorium Fizyki Medycznej i Innowacji Cyfrowych Szkoły Medycznej Wydziału Nauk o Zdrowiu Uniwersytetu Arystotelesa w Salonikach i wspierany przez Oddział Neurochirurgii. Stronę internetową projektu można znaleźć pod adresem https://heroes.med.auth.gr.

Projekt HEROES obejmuje:

• Badanie kliniczne dotyczące rehabilitacji pacjentów z przewlekłym udarem mózgu (CS) z wykorzystaniem wielu immersyjnych interfejsów człowiek-maszyna (robotyczne ramię sterowane interfejsem Brain-Computer Interface (BCI), kurtka i rękawiczki Wearable Robotics, aplikacja do gier Serious Gaming, prezentacja rzeczywistości rozszerzonej)
• Wtórna analiza neurofizjologiczna offline aktywacji mózgu, łączności i plastyczności, a także elektrofizjologii mięśni u pacjentów z CS poddawanych treningowi obrazowania motorycznego (MI) i BCI oraz pomocy poprzez elektryczną stymulację mięśni

Kamienie milowe badania:

• Celem badaczy jest opracowanie, przetestowanie i optymalizacja interwencji opartej na wielu immersyjnych interfejsach człowiek-maszyna
• Celem badaczy jest opracowanie i walidacja protokołów neurorehabilitacji we własnym tempie dla pacjentów z CS.
• Celem badaczy jest identyfikacja i zbadanie funkcjonalności neurofizjologicznej i zmian w aktywności mózgu w przewlekłym CS.

Sieci neuronów mózgowych pacjentów z przewlekłym udarem mózgu (CS) i osób zdrowych mają podobne wzorce połączeń, ale zidentyfikowano nowe interakcje funkcjonalne jako unikalne dla sieci pacjentów z CS i można je przypisać zarówno adaptacyjnym, jak i nieprzystosowawczym efektom organizacji po udarze. Znaczenie takich zjawisk zarówno jako możliwych czynników prognostycznych, jak i przyczyniających się do rehabilitacji pacjenta pozostaje nieokreślone. Dokładny leżący u podstaw proces neurofizjologiczny oraz stopień, w jakim jest on modulowany przez interakcje wyższego rzędu, również nie są w pełni poznane. Badacze wykorzystali bogate wizualne i dotykowe informacje zwrotne, środowiska rzeczywistości wirtualnej (VRE), egzoszkielet kontrolowany przez BCI i siłowniki robotyczne, a ponadto udokumentowali efekty plastyczności w sieciach mózgowych.

Przekwalifikowanie obwodów mózgowych i promowanie plastyczności w celu przywrócenia funkcji organizmu zostały uznane za jedną z kluczowych zasad naprawy rdzenia kręgowego przez Amerykański Narodowy Instytut Chorób Neurologicznych i Udaru mózgu (US NIH/NINDS). Niemniej jednak istniejąca literatura nie opisuje jeszcze dokładnie procesu patofizjologicznego i wpływu sCS na OUN i sieci sensomotoryczne. Należy rozważyć badania niezbędne do rozwiązania tej kwestii (takie jak nasze badanie), identyfikujące konkretne pytania, na które należy odpowiedzieć w drodze dalszego badania: a) w jaki sposób i dlaczego przeprowadza się reorganizację sieci CNS, b) jak ta reorganizacja ewoluuje w czasie w odniesieniu do ciężkość i przewlekłość udaru, c) kiedy można go uznać za ewolucję adaptacyjną lub nieadaptacyjną, oraz d) w jaki sposób można mu odpowiednio sprzyjać lub mu zapobiegać. Oczekuje się, że uzyskane spostrzeżenia będą miały znaczenie kliniczne w zapobieganiu nieprzystosowawczej plastyczności po CS poprzez zindywidualizowaną neurorehabilitację, a także w projektowaniu technologii wspomagających dla pacjentów po CS.

Niniejsze badanie HEROES jest zarówno przedklinicznym badaniem neurofizjologicznym na pacjentach z CS, którego celem jest poszerzenie podstawowej wiedzy na temat następstw SC w OUN, jak i zastosowaniem mającym zastosowanie w praktyce klinicznej (rehabilitacji). Celem naszej analizy jest ostatecznie pomóc w stworzeniu modelu funkcjonowania OUN na różnych etapach udaru (ostry, podostry, przewlekły), podczas różnych aktywności (stan spoczynku, proste zadania motoryczne, złożona aktywność czuciowo-ruchowa), a w idealnym przypadku możliwość przewidywania negatywnych skutków wynik kontra możliwa poprawa. Celem projektu HEROES jest zbadanie i promowanie uśpionej neuroplastyczności po przewlekłym udarze mózgu – rodzaju urazu powodującego niedowład połowiczy, porażenie połowicze, niedowład tetraplegii lub tetraplegię. Nasz protokół obejmie szkolenie w zakresie interfejsów mózg-komputer i ramion robotycznych, środowisk wirtualnych (wirtualne ramiona sterowane mózgiem, awatary i roboty do noszenia w rzeczywistości rozszerzonej z czujnikami i siłownikami (rękawice i kurtka) oraz bogate bodźce audio/wizualne/dotykowe, a także poważne aplikacje do gier w celu zwiększenia motywacji. Wizualne i kinestetyczne sensomotoryczne sieci mózgowe będą również badane przy użyciu elektroencefalografii o wysokiej gęstości w celu wykazania i monitorowania plastyczności OUN.