ГЕРОИ: роботизированная реабилитация конечностей человека и улучшение результатов лечения инсульта (HEROES)

Полное название проекта HEROES — «Роботизированная реабилитация конечностей человека и улучшение результатов при инсульте». Это междисциплинарный инженерный проект в области нейрофизиологии и нервной реабилитации, разработанный Лабораторией медицинской физики и цифровых инноваций медицинского факультета факультета медицинских наук Университета Аристотеля в Салониках при поддержке нейрохирургического отделения. Доступ к веб-сайту проекта можно получить по адресу https://heroes.med.auth.gr.

Проект HEROES включает в себя:

• Клиническое исследование реабилитации пациентов с хроническим инсультом (ХИ) с использованием нескольких иммерсивных человеко-машинных интерфейсов (роботизированное манипуляторное устройство, управляемое интерфейсом мозг-компьютер (BCI), носимая робототехническая куртка и перчатки, серьезное игровое приложение, презентация дополненной реальности)
• Вторичный автономный нейрофизиологический анализ активации, связности и пластичности мозга, а также электрофизиологии мышц у пациентов с КС, проходящих тренировку воображения движений (ИМ) и ИМК и помощь посредством электрической стимуляции мышц.

Основные этапы исследования:

• Исследователи стремятся разработать, протестировать и оптимизировать вмешательство, основанное на множестве иммерсивных человеко-машинных интерфейсов.
• Целью исследователей является разработка и валидация протоколов нейрореабилитации для пациентов с КС.
• Целью исследователей является выявление и изучение нейрофизиологических функций и изменений активности мозга при хроническом КС.

Сети нейронов головного мозга пациентов с хроническим инсультом (ХИ) и здоровых людей имеют схожие модели соединения, но новые функциональные взаимодействия были идентифицированы как уникальные для сетей пациентов с ХС и могут быть связаны как с адаптивными, так и с дезадаптивными эффектами организации после инсульта. Важность таких явлений как возможных прогностических факторов и факторов, способствующих реабилитации пациентов, пока остается невыясненной. Точный лежащий в основе нейрофизиологический процесс и степень, в которой он модулируется взаимодействиями более высокого порядка, также до конца не изучены. Исследователи использовали богатую визуальную и тактильную обратную связь, среду виртуальной реальности (VRE), экзоскелет, управляемый BCI, и роботизированные приводы, а также документировали эффекты пластичности в сетях мозга.

Переобучение цепей головного мозга и повышение пластичности для восстановления функций организма были признаны Национальным институтом неврологических расстройств и инсульта США (US NIH/NINDS) одними из ключевых принципов восстановления спинного мозга. Тем не менее, существующая литература еще не описывает точно патофизиологический процесс и влияние СКС на ЦНС и сенсомоторные сети. Необходимо рассмотреть исследования, необходимые для решения этой проблемы (такие как наше исследование), определяя конкретные вопросы, на которые необходимо ответить в ходе дальнейшего исследования: а) как и почему устанавливается реорганизация сетей ЦНС, б) как эта реорганизация развивается во времени по отношению к тяжесть и хроничность инсульта, в) когда его можно считать адаптивным или дезадаптивным развитием и г) как его можно стимулировать или предотвращать соответственно. Ожидается, что полученное понимание будет иметь клиническое значение для предотвращения дезадаптивной пластичности после КС посредством индивидуальной нейрореабилитации, а также для разработки ассистивных технологий для пациентов с КС.

Это исследование HEROES представляет собой как доклиническое нейрофизиологическое исследование на пациентах с КС, целью которого является расширение базовых знаний о последствиях СК для ЦНС, так и практическое внедрение в клиническую (реабилитационную) практику. Наш анализ направлен на то, чтобы в конечном итоге помочь создать модель функции ЦНС на разных стадиях инсульта (острый, подострый, хронический), во время различной активности (состояние покоя, простые двигательные задачи, сложная сенсомоторная активность) и, в идеале, иметь возможность прогнозировать негативные последствия. результат по сравнению с возможным восстановлением. Проект HEROES направлен на исследование и продвижение дремлющей нейропластичности после хронического инсульта — типа травмы, вызывающей гемипарез, гемиплегоа, тетрапарез или тетраплегию. Наш протокол будет включать обучение интерфейсам «мозг-компьютер» и роботизированным рукам, виртуальным средам (виртуальные руки, управляемые мозгом, аватары и носимые роботы дополненной реальности с датчиками и приводами (перчатки и куртка) и богатыми аудио/визуальными/тактильными стимулами, а также серьезными игровыми приложениями. для повышения мотивации. Визуальные и кинестетические сенсомоторные сети мозга также будут изучаться с помощью электроэнцефалографии высокой плотности, чтобы продемонстрировать и контролировать пластичность ЦНС.