يعاني العديد من الأشخاص الذين أصيبوا بالسكتة الدماغية من صعوبة في الحركة، حتى بعد العلاج بأفضل الخبراء والطرق. يمكن للطرق الجديدة لجعل علاج السكتة الدماغية أكثر فعالية أن تساعد الأشخاص على التعافي بشكل أكثر فعالية. قامت بعض المجموعات البحثية بتطوير أنظمة واجهة الدماغ والحاسوب (BCI) التي يمكنها قياس الوقت الذي يتخيل فيه مريض السكتة الدماغية حركة اليد عن طريق تسجيل موجات الدماغ. قمنا بتطوير BCI الذي يستخدم نشاط دماغ كل مريض للتحكم في محفز العضلات وجهاز المراقبة أثناء العلاج. حصل المرضى على ردود فعل مجزية أثناء العلاج عندما تخيلوا الحركة بشكل صحيح. قمنا باختبار 51 مريضًا، بعضهم أصيب بسكتة دماغية منذ سنوات عديدة. تحسن 42 مريضا بعد العلاج، بناء على نتائج الاختبارات الموحدة. ولذلك، فإن العلاج القائم على BCI يمكن أن يساعد بعض مرضى السكتة الدماغية. نعتقد أنه سيكون هناك المزيد من التقدم في السنوات القليلة القادمة مما سيؤدي إلى علاجات أكثر فعالية باستخدام BCIs.

ماذا يحدث في الدماغ عندما يصاب الإنسان بالسكتة الدماغية؟

السكتة الدماغية هي نوع من تلف الدماغ الذي أصبح أكثر شيوعًا لأن الناس يعيشون لفترة أطول. تحدث السكتة الدماغية عندما يتم انسداد وعاء دموي في الدماغ أو يبدأ في النزيف. وفي كلتا الحالتين، لا تحصل بعض أجزاء الدماغ على إمدادات الدم التي تحتاجها، مما قد يسبب تلفًا خطيرًا في الدماغ. بعد السكتة الدماغية، من المهم أن يذهب المريض إلى المستشفى على الفور. يمكن للأطباء في بعض الأحيان مساعدة المرضى على التعافي من بعض تلف الدماغ في غضون أيام قليلة بعد السكتة الدماغية. ومع ذلك، حتى مع العلاج في المستشفى، يعاني العديد من المرضى من تلف خطير وطويل الأمد في الدماغ ويحتاجون إلى علاج مكثف.

يتكون الدماغ من نصفين، يسمى نصفي الكرة الأيمن والأيسر. عادة، تؤثر السكتة الدماغية على نصف الكرة المخية واحد فقط، لذلك يواجه بعض الناجين من السكتات الدماغية صعوبة في تحريك الجانب الأيسر أو الأيمن من الجسم. في الحالات الشديدة، قد تصاب ذراع المريض وساقه على الجانب الأيسر أو الأيمن بالشلل التام. في العديد من الحالات الخفيفة، يعاني المرضى فقط من مشكلة في الذراع أو الساق (وليس كليهما) ويمكنهم أداء جميع الحركات بشكل طبيعي تقريبًا. السكتة الدماغية يمكن أن تسبب مشكلة أخرى تسمى التشنج. وهذا يعني أن بعض العضلات متوترة للغاية. قد يعاني المرضى من الألم، وصعوبة الحركة، والحركات غير المقصودة، ومشاكل أخرى.

يمكن أن تؤدي صعوبة الحركة إلى العديد من التحديات. قد لا يتمكن الناجون من السكتات الدماغية من العمل أو الاستمتاع برياضاتهم أو هواياتهم المفضلة. وقد يحتاجون إلى مساعدة من الأصدقاء والعائلة، وقد يواجهون مشاكل مالية بسبب فقدان العمل وتكاليف العلاج والرعاية. يشعر بعض الناجين من السكتات الدماغية بعدم الارتياح عند التواجد في الأماكن العامة لأنهم يعتقدون أن الناس سوف يضايقونهم بشأن إعاقتهم. هذه فقط بعض الأسباب التي تجعلنا بحاجة إلى أفضل الأساليب والتقنيات الممكنة لمساعدة مرضى السكتة الدماغية على استعادة القدرة على الحركة.

كيف يمكن استخدام واجهات الدماغ والحاسوب في علاج السكتة الدماغية؟

تخيل مريض السكتة الدماغية الذي لم يعد قادرا على تحريك يد واحدة. لعلاج مرضى السكتة الدماغية، غالبًا ما يطلب المعالجون من المريض تخيل أو تجربة أنواع معينة من حركات اليد. على مدار العشرات من جلسات العلاج، يساعد هذا الدماغ على إعادة تعلم كيفية التحكم في اليد المصابة. تم استخدام مقياس يسمى مخطط كهربية الدماغ (EEG) لسنوات عديدة لقياس النشاط الكهربائي للدماغ [1]. تستخدم هذه التقنية أقراصًا معدنية صغيرة تسمى الأقطاب الكهربائية، يتم وضعها على الرأس. يمكن أن يخبرنا مخطط كهربية الدماغ (EEG) عن مناطق الدماغ النشطة. على سبيل المثال، من خلال وضع أقطاب كهربائية على مناطق الدماغ المسؤولة عن الحركة والإحساس، يمكننا دراسة نشاط الدماغ الذي يحدث عندما يتحرك الشخص أو يشعر بالإحساس.

يمكن دمج مخطط كهربية الدماغ (EEG) مع واجهة الدماغ والحاسوب (BCI) لإنشاء نوع جديد من علاج السكتة الدماغية . BCI هو نظام يمكنه تقديم تعليقات في الوقت الفعلي حول نشاط الدماغ للشخص الذي يتلقى العلاج. يمكن لنظام BCI اكتشاف الوقت الذي يتخيل فيه المرضى حركات اليد الصحيحة ويمكنه السماح للمرضى بمعرفة ما إذا كانت هذه الحركات صحيحة. على سبيل المثال، إذا تخيل المريض حركة يده اليسرى، فقد تحاكي يد كرتونية على الشاشة تلك الحركة، بينما يساعد محفز العضلات اليد اليسرى على الحركة. بهذه الطريقة، يحصل المريض فقط على ردود فعل مجزية من النظام أثناء أداء الحركة المتخيلة بشكل صحيح. إن رؤية حركة يد كرتونية مع الشعور أيضًا بحركة أيديهم يمكن أن يساعد في تحفيز المرضى وتشجيع أدمغتهم على إعادة تعلم الوظائف الحركية. لقد تم تطوير العديد من الأنواع الأخرى من واجهات التواصل بين الدماغ (BCIs) . يمكن أن يؤدي استخدام BCIs في علاج ما بعد السكتة الدماغية إلى زيادة مرونة الدماغ، مما يعني أن الدماغ يمكنه إنشاء اتصالات جديدة تساعده على تعلم أداء وظائف معينة مرة أخرى، مثل تحريك اليد دون تشنجات أو صعوبات أخرى.

كيف قمنا بالدراسة العلمية لـrecoveriX ؟

لقد طلبنا من 51 مريضا المشاركة في دراستنا. كان عمر هؤلاء المرضى 61 عامًا في المتوسط، وقد أصيبوا بالسكتات الدماغية لمدة 37 شهرًا في المتوسط قبل الدراسة. يعتقد بعض الناس أن المرضى الذين أصيبوا بالسكتات الدماغية منذ أكثر من 12 شهرًا لن يتحسنوا على الأرجح، لكننا افترضنا خلاف ذلك.

شارك المرضى في تقييمين مسبقين قبل العلاج. في التقييمات المسبقة، أجرينا اختبارات لدراسة المهارات الحركية لكل مريض وعوامل أخرى. تم إجراء التقييمات المسبقة على يومين مختلفين، يفصل بينهما شهر واحد، للتأكد من أننا حصلنا على فهم جيد لقدرات المرضى قبل العلاج. بعد ذلك، شارك المرضى في 25 إلى 31 جلسة علاجية من BCI مع معالج مرخص. استمرت كل جلسة حوالي ساعة واحدة، وقام معظم المرضى بجلستين في الأسبوع ( الشكل 1 ). بعد ذلك، أجرينا ثلاثة تقييمات لاحقة لدراسة كيفية تغير كل مريض. تم إجراء التقييم اللاحق الأول مباشرة بعد جلسة العلاج الأخيرة، وتم إجراء التقييمات اللاحقة الأخرى بعد مرور شهر و6 أشهر.

شارك المرضى في تقييمين مسبقين قبل العلاج. في التقييمات المسبقة، أجرينا اختبارات لدراسة المهارات الحركية لكل مريض وعوامل أخرى. تم إجراء التقييمات المسبقة على يومين مختلفين، يفصل بينهما شهر واحد، للتأكد من أننا حصلنا على فهم جيد لقدرات المرضى قبل العلاج. بعد ذلك، شارك المرضى في 25 إلى 31 جلسة علاجية من BCI مع معالج مرخص. استمرت كل جلسة حوالي ساعة واحدة، وقام معظم المرضى بجلستين في الأسبوع ( الشكل 1 ). بعد ذلك، أجرينا ثلاثة تقييمات لاحقة لدراسة كيفية تغير كل مريض. تم إجراء التقييم اللاحق الأول مباشرة بعد جلسة العلاج الأخيرة، وتم إجراء التقييمات اللاحقة الأخرى بعد مرور شهر و6 أشهر.

ما الذي يكتشفه برنامج recoveriX من الدماغ؟

لقد استكشفنا تأثير علاج BCI عن طريق قياس ثلاثة عوامل منفصلة:

• • • دقة بي سي آي
    • نشاط المخ
    • حركة

دقة BCI هي وسيلة لقياس مشاركة كل مريض في مهام الصور الحركية. تشير دقة BCI العالية إلى أن المريض ينتبه للمهام ويتخيل الحركات بشكل صحيح. إذا كان المريض لا يتخيل أي حركة، فستكون دقة BCI حوالي 50٪. لذلك، قد تشير الدقة المنخفضة إلى أن المريض لا يشارك أو لا يتخيل الحركات بشكل صحيح. قد يقوم المعالج بعد ذلك بتدريب المريض لمساعدته على تحسين دقة واجهة التواصل بين الدماغ ( الشكل 2أ ).

يتم قياس نشاط الدماغ خلال علاج BCI. عادة، في جلسات العلاج المبكرة، لا تعمل مناطق الحركة في الدماغ معًا بشكل فعال. على مدار أسابيع العلاج، غالبًا ما نرى أن مناطق الحركة في الدماغ أصبحت أكثر نشاطًا ( الشكل 2ب ). تشير الألوان في الشكل 2ب إلى تنشيط الدماغ بترددات مختلفة في المناطق المهمة للحركة. يشير المحور السيني إلى الوقت في كل تجربة؛ تشير المناطق الواقعة إلى اليمين إلى أوقات لاحقة في المحاكمة. يعكس المحور y ترددات مختلفة. المناطق السفلية من الرسم البياني هي ترددات أقل (يشار إليها بالحرف اليوناني mu) والمناطق العليا في الرسم البياني هي ترددات أعلى (يشار إليها بالحرف اليوناني بيتا).

إن التأثير الأكثر أهمية لعلاج BCI هو مساعدة المرضى على استعادة الحركة . ويبين الشكل 3أ أداة يستخدمها المعالجون والعلماء لاختبار حركة المعصم واليد، تسمى اختبار الوتد ذو التسع ثقوب لأنه يجب على المريض أن يلتقط تسعة أوتاد صغيرة ويضعها في تسع ثقوب صغيرة. لقد طلبنا من المرضى إجراء هذا الاختبار بكلتا اليدين عدة مرات طوال عملية العلاج وقمنا بتتبع الوقت الذي استغرقوه لإكمال الاختبار. إذا ساعد علاج BCI المريض على استعادة الحركة، فقد رأينا انخفاضًا في الوقت الذي يستغرقه المريض لإكمال هذا الاختبار على مدار جلسات العلاج ( الشكل 3ب ).

الشكل 3 – (أ) يمكن استخدام اختبار الربط ذو الفتحات التسعة لاختبار حركة المعصم واليد. ( ب) تظهر النتائج تحسنًا في حركة يد مريض واحد أثناء العلاج BCI. انخفض الوقت اللازم لإكمال المهمة باليد المصابة (اليمنى) من 7 دقائق و 26 ثانية في بداية العلاج إلى دقيقة واحدة و 14 ثانية بعد 28 علاجًا. (ج) ملخص لجميع اختبارات الوظائف الحركية، مجتمعة، لجميع المرضى الذين تمت دراستهم. إذا كان الشريط أعلى من الصفر، فقد تحسنت الحركة بعد العلاج. أظهر تسعة وأربعون مريضاً تحسناً، في حين أظهر مريضان فقط انخفاضاً في الحركة (أحدهما أصيب بسكتة دماغية أخرى والآخر لم ينتبه ).[ /caption]

 

استخدمنا العديد من الاختبارات بالإضافة إلى اختبار الربط ذو التسع ثقوب لقياس الألم، والتشنج، والتركيز، والذاكرة، ومدى قدرة المرضى على أداء حركات مختلفة بمساعدة وبدون مساعدة. وكانت بعض الاختبارات مجرد استبيانات تسأل عن الأنشطة اليومية، مثل ما إذا كان يمكن للمريض ارتداء قميص بدون مساعدة. أجرينا 18 اختبارًا مع كل مريض، وأشارت درجة الاختبار المجمعة الأعلى إلى تحسن أكبر في هذه الاختبارات ( الشكل 3C ). أظهرت نتائجنا أن علاج BCI ساعد معظم المرضى على استعادة الحركة و/أو تقليل التشنج في أيديهم وأذرعهم. لقد وجدنا أن العلاج يعمل بشكل أفضل للمرضى الذين يحققون دقة تزيد عن 80%. حتى أن علاج BCI نجح بعد سنوات عديدة من إصابة المريض بالسكتة الدماغية. مريض واحد شارك بعد 31 عامًا من السكتة الدماغية وما زال يتحسن! أخبرتنا نتائجنا أن علاج BCI ساعد أدمغة المرضى على تعلم كيفية التحكم بشكل أفضل في حركاتهم.

حتى الآن، تركز عملنا على إعادة تأهيل الذراعين واليدين. في المستقبل، سوف نستخدم علاج BCI على مرضى السكتة الدماغية الذين يعانون من أرجل متأثرة، لتحسين سرعة المشي لديهم. يمكن أن تؤثر السكتة الدماغية بشدة على الأشخاص بعدة طرق، وبالتالي هناك حاجة قوية لاستكشاف طرق جديدة لمساعدتهم على التعافي. ومن خلال البحث والتطوير الإضافيين من مجموعتنا والمجموعات الأخرى، نأمل في تطوير طرق وأجهزة علاجية أفضل حتى يتمكن المرضى مرة أخرى من أداء الحركات للعمل والمرح والمناسبات الاجتماعية وأنشطة الحياة اليومية.

تم نشر هذه المقالة في Frontiers For Young Minds ، 1 أكتوبر 2021.

قائمة المصطلحات

نصفي الكرة الأرضية : النصفان الأيمن والأيسر من الدماغ. يتحكم نصف الكرة الأيسر في حركة الجانب الأيمن من الجسم، والعكس صحيح.
التشنج : يمكن أن يشمل هذا الاضطراب تشنجات (حركات لا إرادية)، وتيبس أو شد العضلات، والألم، وردود الفعل المفرطة. قد يواجه الأشخاص مشكلة في وضعية الجسم، والمشي، والأنشطة اليومية المعتادة، والحركات الأخرى.
مخطط كهربية الدماغ (EEG) : قياس النشاط الكهربائي الطبيعي الذي ينتجه الدماغ، ويتم الحصول عليه باستخدام أقطاب كهربائية توضع على الرأس.
الأقطاب الكهربائية : أجهزة استشعار صغيرة تكتشف نشاط الدماغ. أقطاب تخطيط كهربية الدماغ (EEG) هي بشكل عام أقراص معدنية صغيرة مثبتة في غطاء، ولا تخترق الجلد ولا تسبب الألم.
واجهة الدماغ والحاسوب (BCI) : نظام يستخدم القياسات المباشرة لنشاط الدماغ لتوفير الاتصال والتحكم في الوقت الحقيقي. تستخدم معظم أجهزة BCIs تخطيط كهربية الدماغ (EEG) لقياس نشاط الدماغ.
الوظيفة الحركية : القدرة على تحريك أجزاء الجسم.
مرونة الدماغ : قدرة الدماغ الرائعة على تغيير نفسه للتكيف مع المعلومات والمواقف الجديدة، مثل العلاج. تساعد هذه القدرة الأشخاص على التعافي من السكتة الدماغية والإصابات الأخرى.