Сетевые индексы электроэнцефалографии как биомаркеры поражения верхних конечностей при хроническом инсульте

Двигательные нарушения верхних конечностей являются одним из наиболее распространенных последствий инсульта и связаны с ограничениями в повседневной деятельности ^1,2. Известно, что альфа (8-13 Гц) и бета (13-30 Гц) полосные ритмы тесно связаны с движениями. В частности, исследования показали, что измененная нейронная активность в альфа- и нижнем бета-диапазонах (12-20 Гц) частот при движении нарушенной конечности коррелирует со степенью двигательных нарушений у лиц с инсультом ^3,4,5. Основываясь на этих результатах, электроэнцефалография (ЭЭГ) стала потенциальным биомаркером, отражающим как тяжесть двигательных нарушений, так и возможность моторного восстановления ^6,7. Тем не менее, ранее разработанные биомаркеры на основе ЭЭГ оказались недостаточными для изучения характеристик двигательных нарушений у людей с инсультом, в основном из-за того, что они полагались на данные ЭЭГ в состоянии покоя, а не на данные ЭЭГ, вызванные задачей ^8,9,10. Сложная обработка информации, связанная с двигательными нарушениями, такими как взаимодействие между ипсилезионным и контралесионным полушариями, может быть выявлена только с помощью данных ЭЭГ, индуцированной задачей, а не ЭЭГ в состоянии покоя. Таким образом, необходимы дальнейшие исследования не только для изучения взаимосвязи между активностью нейронов и характеристиками двигательных нарушений, но и для выяснения полезности ЭЭГ, генерируемой во время движения поврежденной части тела, в качестве потенциального биомаркера двигательных нарушений у лиц с инсультом¹¹.

Внедрение ЭЭГ для оценки поведенческих эффектов требует парадигм и протоколов для конкретных задач. На сегодняшний день были предложены различные протоколы ЭЭГ¹², в которых люди с инсультом выполняли воображаемые или реальные движения, чтобы вызвать связанную с движением активность мозга^11,13. В случае воображаемых движений около 53,7% участников не могли определенно представить себе соответствующее движение (так называемое «безграмотность») и, таким образом, не смогли^{вызвать связанную с} движением активность мозга. Более того, лицам с тяжелым инсультом трудно двигать всей верхней конечностью, и существует вероятность возникновения ненужных артефактов при сборе данных из-за нестабильных движений. Таким образом, для получения высококачественных данных ЭЭГ и нейрофизиологически интерпретируемых результатов требуется руководство, основанное на экспертных ноу-хау. В этом исследовании мы всесторонне разработали экспериментальную парадигму для людей с инсультом для выполнения относительно простой задачи по движению рук и предоставили экспериментальную процедуру с подробным руководством.

Излагая визуализированный протокол эксперимента в этой статье, мы стремились проиллюстрировать конкретные концепции и методы, используемые для регистрации и анализа нейронной активности, связанной с движением верхней конечности, с помощью системы ЭЭГ. Демонстрируя разницу в активности нейронов с помощью ЭЭГ между паретичными и непаретическими верхними конечностями у участников с гемиплегическим инсультом, это исследование было направлено на то, чтобы представить возможность проведения ЭЭГ с использованием описанного протокола в качестве потенциального биомаркера тяжести двигательных нарушений у лиц с инсультом в поперечном контексте.