NeuroSuitUp: Neurorreabilitação por meio de interfaces homem-máquina sinérgicas (NeuroSuitUp)

O título completo do projeto NeuroSuitUp é <Neuroreabilitação através de interfaces homem-máquina sinérgicas promovendo neuroplasticidade dormente na lesão da medula espinhal>. É um projeto multidisciplinar de engenharia neurofisiológica e de reabilitação neural, desenvolvido pelo Laboratório de Física Médica e Inovação Digital, Faculdade de Medicina, Faculdade de Ciências da Saúde da Universidade Aristóteles de Thessaloniki e apoiado por um Departamento de Neurocirurgia. Esta investigação é cofinanciada pela Grécia e pela União Europeia (Fundo Social Europeu- FSE) através do Programa Operacional "Desenvolvimento de Recursos Humanos, Educação e Aprendizagem ao Longo da Vida 2014-2020" no âmbito do projecto ""NeuroSuitUp"" (MIS 5047840 ). O site do projeto pode ser acessado em https://imedphys.med.auth.gr/project/neurosuitup.

O projeto NeuroSuitUp envolve:

• Um estudo clínico para reabilitação de pacientes com Lesão da Medula Espinhal Cervical (CSCI), usando múltiplas interfaces homem-máquina imersivas (dispositivo de braços robóticos controlados pela Interface Cérebro-Computador (BCI), Jaqueta e Luvas Wearable Robotics, Aplicativo de Jogo Sério, Apresentação de Realidade Aumentada)
• Uma análise neurofisiológica off-line secundária da ativação, conectividade e plasticidade do brim cortical, bem como da eletrofisiologia muscular em pacientes com CSCI submetidos a imagens motoras (IM) e treinamento e assistência BCI por meio de estimulação muscular elétrica

Marcos do estudo:

• Os investigadores pretendem desenvolver, testar e otimizar uma intervenção baseada em múltiplas interfaces homem-máquina imersivas
• Os investigadores pretendem desenvolver e validar protocolos de neuro-reabilitação individualizados para pacientes com CSCI.
• Os investigadores pretendem identificar e estudar a funcionalidade neurofisiológica e alteração da atividade cortical em CSCI crônica.

As redes sensório-motoras de pacientes com lesão da medula espinhal (SCI) e indivíduos saudáveis ​​compartilham padrões de conectividade semelhantes, mas novas interações funcionais foram identificadas como exclusivas das redes de pacientes com SCI e podem ser atribuídas a efeitos de organização adaptativos e desadaptativos após a lesão. A importância de tais fenômenos como possíveis fatores prognósticos e como contribuintes para a reabilitação do paciente ainda não foi especificada. O exato processo neurofisiológico subjacente e a extensão em que isso é modulado por interações de ordem superior também não são totalmente compreendidos. Muito mais importante, demonstrou recentemente pela primeira vez a recuperação neurológica parcial em pacientes com LME completa após 5 a 10 anos da lesão por meio de protocolos inovadores de neuro-reabilitação, integrados à prática médica e de fisioterapia tradicional. Os investigadores usaram feedback visual e tátil rico, ambientes de realidade virtual (VRE), exoesqueleto controlado por BCI e atuadores robóticos e, além disso, documentaram efeitos de plasticidade no nível cortical.

A comunicação residual entre o cérebro e a medula espinhal desempenha um papel importante na possível neurorreabilitação, pois mesmo em lesões completas, um quarto das fibras nervosas que cruzam o nível da lesão estão funcionalmente intactas. Como tal, o retreinamento dos circuitos do SNC e a promoção da plasticidade para restaurar as funções do corpo foram reconhecidos entre os princípios-chave do reparo da medula espinhal pelo Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e Derrame dos EUA (US NIH/NINDS). No entanto, a literatura existente ainda não retrata com precisão o processo fisiopatológico e o efeito da LM no SNC e nas redes sensório-motoras. Estudos necessários para abordar esta questão (como o nosso estudo) devem ser considerados, identificando questões específicas a serem respondidas através de uma investigação mais aprofundada: a) como e por que a reorganização das redes do SNC é estabelecida, b) como essa reorganização evolui no tempo em relação ao gravidade e cronicidade da lesão, c) quando pode ser considerada uma evolução adaptativa ou desadaptativa, ed) como pode ser promovida ou prevenida respetivamente. Espera-se que o insight obtido tenha relevância clínica na prevenção da plasticidade desadaptativa após a LME por meio de neuroreabilitação individualizada, bem como no design de tecnologias assistivas para pacientes com LME.

Este estudo NeuroSuitUp é uma investigação neurofisiológica pré-clínica em pacientes humanos com LM que visa avançar o conhecimento básico sobre as sequelas de LM para o SNC e também uma implementação translacional na prática clínica (reabilitação). Nossa análise visa eventualmente ajudar a produzir um modelo de Função do SNC ao longo de diferentes estágios de SCI (aguda, subaguda, crônica), durante diferentes atividades (estado de repouso, tarefas motoras simples, atividade sensório-motora complexa), diferenciar entre lesão completa e incompleta e, idealmente, ser capaz de prever resultado negativo versus possível recuperação . O projeto NeuroSuitUp visa investigar e promover a neuroplasticidade dormente após LM crônica na coluna cervical, um tipo de lesão que causa tetraparesia e tetraplegia. Nosso protocolo implantará treinamento em interfaces de computador cerebral e braços robóticos, ambientes virtuais (braços virtuais controlados pelo cérebro, avatares e robótica vestível de realidade aumentada com sensores e atuadores (luvas e jaqueta) e estímulos áudio/visuais/táteis ricos, juntamente com aplicativos de jogos sérios para aumentar a motivação. Redes cerebrais sensório-motoras visuais e cinestésicas também serão estudadas usando eletroencefalografia de alta densidade para demonstrar e monitorar a plasticidade do SNC.