Перемещение парализованной руки с помощью интерфейса мозг-компьютер

В этом исследовании будет получена информация о методах управления протезом руки у пациентов с инсультом или черепно-мозговой травмой с помощью метода, называемого «интерфейсом мозг-компьютер» (BCI). BCI обеспечивает прямую связь между человеком и машиной. Клетки мозга общаются, производя электрические импульсы, которые помогают создавать такие вещи, как мысли, память, сознание и эмоции. В BCI мозговые волны регистрируются с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ) через электроды (маленькие провода), прикрепленные к коже головы. Электроды измеряют электрические сигналы мозга. Эти сигналы отправляются на компьютер, который переводит их в команды управления устройством в виде сообщений, отражающих намерение человека. Этот тип мозговой активности исходит из сенсомоторных областей мозга и может контролироваться путем добровольного обучения управлению протезом руки через BCI.

Здоровые нормальные добровольцы и люди в возрасте от 18 до 80 лет, перенесшие инсульт или черепно-мозговую травму более 12 месяцев назад и парализовавшие правую или левую руку, кисть или ногу, могут иметь право на участие в этом исследовании. Кандидатов проверяют клиническим и неврологическим обследованием, а также магнитно-резонансной томографией (МРТ) головного мозга. МРТ использует магнитное поле и радиоволны для получения изображений головного мозга. Сканер представляет собой металлический цилиндр, окруженный сильным магнитным полем. Во время процедуры испытуемый лежит в сканере около 45 минут, надев беруши, чтобы приглушить громкие стучащие звуки, возникающие при сканировании.

Участники проходят следующие процедуры:

• Сессии 1-2: участников подключают к ЭЭГ-аппарату и знакомят с ортезом для руки (учебное устройство, используемое в исследовании) и задачами, необходимыми для исследования.
• Сессии 3-4: Участники получают базовую транскраниальную магнитную стимуляцию (ТМС) и фМРТ. Для ТМС на кожу головы надевают проволочную катушку. Кратковременный электрический ток проходит через катушку, создавая магнитный импульс, который стимулирует мозг. Субъект может ощущать натяжение кожи под катушкой и могут быть подергивания мышц лица, рук или ног. Субъекта можно попросить слегка напрячь определенные мышцы или выполнить другие простые действия. Воздействие ТМС на мышцы регистрируют с помощью небольших металлических дисковых электродов, приклеенных к коже рук. фМРТ похожа на стандартную МРТ (см. выше), за исключением того, что ее делают, когда пациент выполняет задачи, чтобы узнать об активности мозга, связанной с этими задачами.
• Сессии 5-8: Участников просят многократно двигать рукой (парализованная рука пациента; нормальная рука здорового добровольца), языком и ногой в ответ на три звуковых сигнала. После десяти попыток их просят представить одни и те же движения от 50 до 100 раз, пока ЭЭГ записывает активность мозга.
• Сессии 9-14: Участники обучаются управлению ортезом руки. Руку испытуемого прикрепляют к ортезу и просят представить, что он выполняет движения пальцами или руками. Это продолжается до тех пор, пока не будет 80-90 процентов успеха в достижении движения рук.
• Сессии 15-16: Участники повторяют ТМС и фМРТ для сравнения до и после тренировки с ортезом руки.
• Сессии 17-28: Участники дополнительно тренируются с ортезом для рук (как и на сессиях 5-8), уделяя особое внимание только руке, а не другим частям тела.
• Сессии 29-30: участники проходят повторную ТМС и фМРТ для сравнения с эффектом после дополнительной тренировки с ортезом руки.
• Сессии 31-32: дополнительные сеансы макияжа, если это необходимо из-за проблем с расписанием.

Участники оцениваются в клинике через 3 месяца, чтобы увидеть, получили ли они пользу от исследования.