Summary

Interfaccia cervello-computer nella riabilitazione della disfunzione motoria dell'arto superiore dopo l'ictus

Published: September 01, 2023
doi:

Summary

Lo scopo di questo studio è fornire un importante riferimento per il funzionamento clinico standard dell’interfaccia cervello-computer (MI-BCI) per la disfunzione motoria degli arti superiori dopo l’ictus.

Abstract

L’effetto riabilitativo dei pazienti con disfunzione motoria dell’arto superiore moderata o grave dopo l’ictus è scarso, ed è stato al centro della ricerca a causa delle difficoltà incontrate. L’interfaccia cervello-computer (BCI) rappresenta una tecnologia di frontiera nella ricerca sulle neuroscienze cerebrali. Si riferisce alla conversione diretta della percezione sensoriale, delle immagini, della cognizione e del pensiero degli utenti o dei soggetti in azioni, senza fare affidamento su nervi o muscoli periferici, per stabilire canali di comunicazione e controllo diretti tra il cervello e i dispositivi esterni. L’interfaccia cervello-computer (MI-BCI) è l’applicazione clinica più comune della riabilitazione come mezzo non invasivo di riabilitazione. Precedenti studi clinici hanno confermato che la MI-BCI migliora positivamente la disfunzione motoria nei pazienti dopo l’ictus. Tuttavia, manca la dimostrazione dell’operazione clinica. A tal fine, questo studio descrive in dettaglio il trattamento della MI-BCI per i pazienti con disfunzione moderata e grave degli arti superiori dopo l’ictus e mostra l’effetto dell’intervento della MI-BCI attraverso la valutazione della funzione clinica e i risultati della valutazione della funzione cerebrale, fornendo così idee e riferimenti per l’applicazione della riabilitazione clinica e la ricerca sui meccanismi.

Introduction

Quasi l’85% dei pazienti con ictus presenta una disfunzione motoria1, soprattutto a causa del limitato effetto riabilitativo dei pazienti con disfunzione motoria dell’arto superiore moderata e grave, che influisce seriamente sulla capacità dei pazienti di vivere una vita quotidiana indipendente ed è stata al centro e alla difficoltà della ricerca. L’interfaccia cervello-computer non invasiva (BCI) è nota come trattamento emergente per la riabilitazione della disfunzione motoria dopo l’ictus2. La BCI è la conversione diretta della percezione sensoriale, dell’immaginazione, della cognizione e del pensiero degli utenti o dei soggetti in azioni, senza fare affidamento su nervi o muscoli periferici, per stabilire canali di comunicazione e controllo diretti tra il cervello e i dispositivi esterni3. Attualmente, i paradigmi della BCI per la riabilitazione clinica includono l’immaginazione motoria (MI), i potenziali evocati visivi allo stato stazionario (SSVEP) e i potenziali evocati uditivi (AEP) P3004, di cui il più comunemente usato e conveniente è l’interfaccia cervello-computer per immagini motorie (MI-BCI). L’infarto miocardico è un intervento che utilizza l’immaginazione motoria visiva/cinestetica per visualizzare l’esecuzione di compiti motori (come i movimenti delle mani, delle braccia o dei piedi). Da un lato, studi precedenti hanno dimostrato che l’attivazione della corteccia motoria associata durante l’infarto miocardico è simile all’effettiva esecuzione motoria5. D’altra parte, a differenza di altri paradigmi, l’MI può attivare una specifica area di attività attraverso la memoria motoria senza alcuno stimolo esterno per migliorare la funzione motoria; Ciò favorisce l’implementazione nei pazienti con ictus, soprattutto se combinato con disfunzione uditiva6.

Inoltre, è stato dimostrato che la MI-BCI ha un effetto positivo sul miglioramento della disfunzione motoria nei pazienti con ictus. Cheng et al. hanno riportato che, rispetto al semplice intervento con guanto robotico morbido, il guanto robotico morbido basato su MI-BCI combinato con compiti orientati alle attività della vita quotidiana ha mostrato un miglioramento funzionale più evidente e un’esperienza cinestetica più duratura nei pazienti con ictus cronico dopo 6 settimane di intervento. Inoltre, era anche in grado di suscitare la percezione dei movimenti motori7. Inoltre, Ang et al. hanno incluso 21 pazienti con ictus cronico con disfunzione degli arti superiori da moderata a grave per un intervento randomizzato. La funzione clinica è stata valutata prima e dopo l’intervento mediante la valutazione Fugl-Meyer degli arti superiori (FMA-UE). I risultati hanno mostrato che, rispetto all’intervento robotico con manopola aptica semplice (HK) (gruppo HK) e all’intervento standard di terapia del braccio (gruppo SAT), l’effetto di guadagno del movimento di HK basato sull’intervento MI-BCI (gruppo BCI-HK) era significativamente migliore di quello degli altri due gruppi8. Tuttavia, il funzionamento specifico della MI-BCI richiede ancora standard normativi e il meccanismo del rimodellamento neurale deve essere pienamente compreso, il che limita l’applicazione clinica e la promozione della MI-BCI. Pertanto, mostrando il processo di intervento di MI-BCI in un paziente di 36 anni con ictus di sesso maschile con disfunzione motoria dell’arto superiore, questo studio riassumerà i cambiamenti di esito funzionale e il rimodellamento della funzione cerebrale prima e dopo l’intervento per dimostrare il processo operativo completo di MI-BCI e fornire idee e riferimenti per l’applicazione della riabilitazione clinica e la ricerca sui meccanismi.

Protocol

Questo progetto è stato approvato dall’Associazione di Etica Medica del Quinto Ospedale Affiliato dell’Università di Medicina di Guangzhou (approvazione n. KY01-2021-05-01) il 19 agosto 2021. Lo studio è stato registrato nel registro cinese degli studi clinici (numero di registrazione: NO. ChiCTR2100050162) il 19 agosto 2021. Tutti i pazienti hanno firmato il modulo di consenso informato. 1. Reclutamento Criteri di inclusioneReclutare pazienti che soddisfi…

Representative Results

Lo studio presenta la funzione clinica e il rimodellamento della funzione cerebrale prima e dopo l’intervento MI-BCI in un paziente di 36 anni con ictus. Più di 4 mesi dopo l’emorragia cerebrale, i risultati dell’imaging hanno mostrato un focolaio cronico nel lobo frontale destro e nella regione dei gangli della base destra-regione della corona radiativa. Al paziente è stata diagnosticata una disfunzione motoria dell’arto sinistro durante la convalescenza da un’emorragia cerebrale. Il semplice trattamento ambulatoriale…

Discussion

Il periodo di riabilitazione per la disfunzione motoria dell’arto superiore moderata e grave dopo l’ictus è lungo e il recupero è difficile, che è sempre stato al centro della ricerca clinica riabilitativa18. L’allenamento tradizionale per la riabilitazione dell’arto superiore è per lo più un semplice intervento periferico o un intervento centrale19. Nel frattempo, a causa della mancanza di partecipazione attiva dei pazienti con disfunzione degli arti moderata e grave,…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Questo studio è stato supportato dalla National Science Foundation della provincia del Guangdong (n. 2023A1515010586), dal progetto di costruzione della tecnologia delle caratteristiche cliniche di Guangzhou (2023C-TS19), dal progetto di pianificazione delle scienze dell’istruzione della provincia del Guangdong (n. 2022GXJK299), dal programma di orientamento generale della salute e della pianificazione familiare municipale di Guangzhou (20221A011109, 20231A011111), dal progetto di riforma della qualità dell’insegnamento e della qualità dell’insegnamento dell’istruzione superiore di Guangzhou 2022 (No.2022JXGG088/02-408-2306040XM), 2022 Progetto del piano di miglioramento delle capacità di innovazione degli studenti della Guangzhou Medical University (No.PX-66221494/02-408-2304-19062XM), 2021 Progetto di pianificazione delle scienze dell’istruzione a livello scolastico (2021: NO.45), 2023 Fondo di costruzione universitario di prima classe dell’università di alto livello (2022JXA009, 2022JXD001, 2022JXD003)/(02-408-2304-06XM), il progetto di ricerca universitaria dell’Ufficio per l’istruzione di Guangzhou (n. 202235384), il progetto di riforma della qualità dell’insegnamento e dell’insegnamento universitario 2022 della Guangzhou Medical University (2022 n. 33), la National Science Foundation della provincia del Guangdong (n. 2021A1515012197) e la Guangzhou and University Foundation (n. 202102010100).

Materials

MI-BCI Rui Han, China RuiHan Bangde NA
E-Prime  version 3.0 behavioral research software.
fNIRS Hui Chuang, China NirSmart-500 NA
NirSpark preprocess near-infrared data

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Jiang, Y., Yin, J., Zhao, B., Zhang, Y., Peng, T., Zhuang, W., Wang, S., Huang, S., Zhong, M., Zhang, Y., Tang, G., Shen, B., Ou, H., Zheng, Y., Lin, Q. Motor Imagery Brain-Computer Interface in Rehabilitation of Upper Limb Motor Dysfunction After Stroke. J. Vis. Exp. (199), e65405, doi:10.3791/65405 (2023).

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