Att flytta en förlamad hand genom att använda ett hjärn-datorgränssnitt

Denna studie kommer att få information om metoder för kontroll av en protesarm hos strokepatienter eller traumatiska hjärnskador genom en teknik som kallas "brain-computer interface" (BCI). BCI möjliggör direkt kommunikation mellan människa och maskin. Hjärnceller kommunicerar genom att producera elektriska impulser som hjälper till att skapa sådant som tankar, minne, medvetande och känslor. I BCI registreras hjärnvågor med ett elektroencefalogram (EEG) genom elektroder (små ledningar) fästa i hårbotten. Elektroderna mäter hjärnans elektriska signaler. Dessa signaler skickas till datorn, som översätter dem till enhetskontrollkommandon som meddelanden som återspeglar en persons avsikt. Denna typ av hjärnaktivitet kommer från de sensorimotoriska områdena i hjärnan och kan styras genom frivillig träning för att styra handprotesen genom BCI.

Friska normala frivilliga och personer som har haft en stroke eller traumatisk hjärnskada för mer än 12 månader sedan och har förlamning i höger eller vänster arm, hand eller ben och som är mellan 18 och 80 år kan vara berättigade till denna studie. Kandidaterna screenas med en klinisk och neurologisk undersökning och magnetisk resonanstomografi (MRT) av hjärnan. MRT använder ett magnetfält och radiovågor för att få bilder av hjärnan. Skannern är en metallcylinder omgiven av ett starkt magnetfält. Under proceduren ligger motivet i skannern i cirka 45 minuter, med öronproppar för att dämpa höga knackande ljud som uppstår under skanningen.

Deltagarna genomgår följande procedurer:

• Sessioner 1-2: Deltagarna kopplas till en EEG-maskin och bekantar sig med handortosen (träningsapparat som används i studien) och de uppgifter som krävs för studien.
• Sessioner 3-4: Deltagarna får baslinje transkraniell magnetisk stimulering (TMS) och fMRI. För TMS hålls en trådspole på hårbotten. En kort elektrisk ström passerar genom spolen, vilket skapar en magnetisk puls som stimulerar hjärnan. Försökspersonen kan känna en dragkänsla i huden under spiralen och det kan förekomma ryckningar i musklerna i ansiktet, armen eller benet. Försökspersonen kan bli ombedd att spänna vissa muskler något eller utföra andra enkla åtgärder. Effekten av TMS på musklerna upptäcks med små metallskivelektroder som är tejpade på huden på armarna. fMRI är som en vanlig MRT (se ovan), förutom att den görs medan patienten utför uppgifter för att lära sig om hjärnaktivitet som är involverad i dessa uppgifter.
• Sessioner 5-8: Deltagarna uppmanas att upprepade gånger röra sin hand (patientens förlamade hand; friska frivilligas normala hand), tunga och ben som svar på tre ljudtoner. Efter tio försök ombeds de föreställa sig samma rörelser 50 till 100 gånger medan EEG-maskinen registrerar hjärnaktivitet.
• Sessioner 9-14: Deltagarna tränas i att kontrollera handortosen. Försökspersonens hand fästs vid ortosen och ombeds att föreställa sig att de utför finger- eller handrörelser. Detta fortsätter tills det finns en 80-90 procent framgång i att uppnå handrörelse.
• Sessioner 15-16: Deltagarna upprepar TMS och fMRI för jämförelse före och efter träning med handortosen.
• Sessioner 17-28: Deltagarna får ytterligare träning med handortosanordningen (som i pass 5-8), med fokus endast på handen och inte andra delar av kroppen.
• Sessioner 29-30: Deltagarna genomgår upprepad TMS och fMRI för att jämföra med effekten efter ytterligare träning med handortosen.
• Sessioner 31-32: Valfria sminkpass vid behov på grund av schemaläggningsproblem.

Deltagarna utvärderas på kliniken efter 3 månader för att se om de har haft nytta av studien.