HJÄLTAR: Robotisk rehabilitering av mänskliga extremiteter och förbättring av resultatet för stroke (HEROES)

HEROES-projektets fullständiga titel är <Human Extremity Robotic Rehabilitation and Outcome Enhancement for Stroke>. Det är ett multidisciplinärt neurofysiologiskt och neural rehabiliteringsteknikprojekt, utvecklat av Lab of Medical Physics & Digital Innovation, School of Medicine, Fakulteten för hälsovetenskap Aristoteles University of Thessaloniki och stöds av en neurokirurgisk avdelning. Webbplatsen för projektet kan nås på https://heroes.med.auth.gr .

HEROES-projektet involverar:

• En klinisk studie för rehabilitering av patienter med kronisk stroke (CS), med hjälp av flera uppslukande människa-maskin-gränssnitt (Brain-Computer Interface (BCI) kontrollerad robotarmsenhet, Wearable Robotics Jacket & Gloves, Serious Gaming Application, Augmented Reality presentation)
• En sekundär off-line neurofysiologisk analys av hjärnaktivering, anslutning och plasticitet samt muskelelektrofysiologi hos patienter med CS som genomgår motorisk bild (MI) och BCI-träning och assistans genom elektrisk muskelstimulering

Milstolpar i studien:

• Utredarna syftar till att utveckla, testa och optimera en intervention baserat på flera uppslukande människa-maskin-gränssnitt
• Utredarna syftar till att utveckla och validera neurorehabiliteringsprotokoll i egen takt för patienter med CS.
• Utredarna syftar till att identifiera och studera den neurofysiologiska funktionaliteten och förändringen av hjärnaktivitet vid kronisk CS.

Hjärnneuronnätverken hos patienter med kronisk stroke (CS) och friska individer delar liknande anslutningsmönster, men nya funktionella interaktioner har identifierats som unika för CS-patientnätverk och kan tillskrivas både adaptiva och maladaptiva organisationseffekter efter stroken. Betydelsen av sådana fenomen både som möjliga prognostiska faktorer och som bidragsgivare till patientrehabilitering är ännu ospecificerad. Den exakta underliggande neurofysiologiska processen och omfattningen som denna moduleras av interaktioner av högre ordning är inte heller helt klarlagd. Utredarna använde rik visuell och taktil feedback, virtuell verklighetsmiljöer (VRE), BCI-kontrollerade exoskelett och robotaktuatorer och dessutom dokumenterade plasticitetseffekter vid hjärnnätverken.

Omträning av hjärnkretsar och främjande av plasticitet för att återställa kroppsfunktioner har erkänts bland nyckelprinciperna för ryggmärgsreparation av US National Institute of Neurological Disorders and Stroke (US NIH/NINDS). Icke desto mindre beskriver befintlig litteratur ännu inte med precision den patofysiologiska processen och effekten av sCS på CNS och de sensorimotoriska nätverken. Studier som behövs för att ta itu med denna fråga (som vår studie) bör övervägas, och identifiera specifika frågor som ska besvaras genom ytterligare undersökningar: a) hur och varför omorganisation av CNS-nätverk upprättas, b) hur denna omorganisation utvecklas i tid med avseende på strokens svårighetsgrad och kroniska karaktär, c) när kan det betraktas som en adaptiv eller maladaptiv evolution, och d) hur kan den främjas respektive förebyggas. Den erhållna insikten förväntas ha klinisk relevans för att förebygga maladaptiv plasticitet efter CS genom individualiserad neurorehabilitering, såväl som i utformningen av hjälpmedel för CS-patienter.

Denna HEROES-studie är både en preklinisk neurofysiologisk undersökning på humana CS-patienter som syftar till att föra fram grundläggande kunskaper om SC-följder till CNS och även en translationell implementering i klinisk (rehabiliterings)praxis. Vår analys syftar till att så småningom hjälpa till att producera en modell av CNS-funktion längs olika stadier av stroke (akut, subakut, kronisk), under olika aktivitet (vilotillstånd, enkla motoriska uppgifter, komplex sensorimotorisk aktivitet) och idealiskt att kunna förutsäga negativa resultat kontra eventuell återhämtning. HEROES-projektet syftar till att undersöka och främja vilande neuroplasticitet efter kronisk stroke, en typ av skada som orsakar hemipares, hemiplegoa, tetrapares eller tetraplegi. Vårt protokoll kommer att distribuera utbildning i hjärnans datorgränssnitt och robotarmar, virtuella miljöer (hjärnkontrollerade virtuella armar, avatarer och förstärkt verklighet bärbar robotik med sensorer och ställdon (handskar och jacka) och rik audio/visuell/taktil stimuli tillsammans med seriösa spelapplikationer för att öka motivationen. Visuella och kinestetiska sensorimotoriska hjärnnätverk kommer också att studeras med hjälp av högdensitetselektroencefalografi för att demonstrera och övervaka CNS-plasticitet.