Atividade cerebral durante a produção do movimento

O movimento voluntário humano está associado a pelo menos dois tipos distintos de alterações eletroencefalográficas (EEG) do couro cabeludo. Os potenciais relacionados a eventos são lentos, com sinais CC se desenvolvendo na região bifrontal 1,5 segundos antes do movimento. Eles são detectados pela média de vários eventos no domínio do tempo e geralmente requerem pelo menos 40-50 eventos para permitir a detecção do sinal dentro do ruído. Mudanças de frequência, no entanto, são mais robustas e podem ser vistas de forma confiável em traços individuais. As mudanças de frequência ocorrem na faixa alfa (8-13 Hz) e beta (13-30 Hz) e podem ocorrer até 2 segundos antes do movimento. Isso leva à noção de que a análise em tempo real do EEG pode permitir prever o movimento individual. Se isso puder ser feito de forma confiável, poderá fornecer mais informações sobre como o cérebro se prepara para o movimento, bem como possíveis opções terapêuticas, como o controle do dispositivo protético baseado no córtex.

Nosso estudo inicial, doravante Fase 1, é um estudo exploratório usando EEG em tempo real para identificar os fatores que permitem prever com segurança o movimento voluntário humano normal. Os sujeitos serão voluntários normais, estudados no laboratório de EEG na Seção de Controle Motor Humano. Os indivíduos serão solicitados a realizar uma tarefa motora simples envolvendo uma sequência de movimentos dos dedos durante uma gravação de EEG de rotina com eletromiografia de superfície. O EEG será então processado usando técnicas padrão para identificar a localização e o curso do tempo dos sinais de EEG em resposta ao movimento. Uma vez que isso tenha ocorrido, os participantes retornarão para um estudo em tempo real que usará seus fatores identificados individualmente para prever seu movimento. Os efeitos do treinamento sobre a precisão da previsão também serão explorados agendando várias sessões de previsão em tempo real por assunto ao longo de várias semanas. A taxa de previsão de movimento bem-sucedida será a medida de resultado principal.

Após sermos capazes de prever com precisão a intenção de movimento com voluntários saudáveis, ou seja, a taxa de falsos positivos é inferior a 20% com a taxa de falsos negativos inferior a 50%, estudaremos se podemos obter a mesma precisão de previsão com pacientes com AVC e pacientes com AVC primário esclerose lateral (PLS) ou esclerose lateral amiotrófica (ALS). Os pacientes com AVC e pacientes com ALS/PLS realizarão o mesmo procedimento que os participantes da Fase 1 do estudo.

A fase 2 da investigação estender-se-á a um tipo diferente de movimento, atingindo, e a um parâmetro adicional, o campo espacial do alvo pretendido do movimento. Além disso, a Fase 2 também incluirá magnetoencefalografia (MEG), bem como métodos de EEG para classificar as características espaço-temporais desses parâmetros de movimento. A previsão bem-sucedida dos objetivos pretendidos de alcance dos campos ipsilateral ou contralateral, antes do início do movimento, será a principal medida de resultado da fase 2 do estudo.

Na Fase 3 da investigação, voluntários saudáveis ​​realizarão uma tarefa simples de movimento do dedo que será analisada com atenção especial dada ao momento da intenção de se mover e como a intenção afeta o sinal EEG. Para avaliar se movimentos espontâneos sem instrução prévia estão associados a diferentes marcadores fisiológicos de paradigmas típicos de ritmo próprio, uma sessão de gravação será realizada após a colocação da tampa de EEG sem instruir o sujeito.

Os resultados deste estudo serão usados ​​para projetar outros protocolos que estudam o movimento humano voluntário e aplicações clínicas conforme apropriado.