El accidente cerebrovascular sigue siendo un importante problema de salud mundial, que afecta las tasas de mortalidad y discapacidad a pesar de los avances en la prevención y el tratamiento. La recuperación motora después de un accidente cerebrovascular suele ser inadecuada y muchos supervivientes enfrentan deficiencias en las extremidades superiores e inferiores que afectan las actividades diarias. Las interfaces cerebro-computadora (BCI) ofrecen una vía prometedora para la rehabilitación motora, utilizando la actividad neuronal para controlar dispositivos externos. Este estudio investiga la eficacia de un sistema BCI que emplea imágenes motoras, estimulación eléctrica funcional (FES) y retroalimentación visual utilizando un avatar 3D para mejorar la función de las extremidades superiores e inferiores en pacientes con accidente cerebrovascular. Diecinueve participantes se sometieron a tratamientos BCI consecutivos, y se realizaron evaluaciones antes y después de cada tratamiento para evaluar los resultados funcionales.

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El estudio implementó un enfoque terapéutico novedoso para pacientes con accidente cerebrovascular que utiliza tecnología de interfaz cerebro-computadora (BCI) combinada con estimulación eléctrica funcional (FES) y retroalimentación visual realista de avatar en 3D. Los pacientes llevaban gorros EEG inalámbricos con 16 electrodos activos que cubrían la corteza sensoriomotora durante las sesiones de terapia. Para la terapia de las extremidades superiores (UE), los pacientes se sentaron con los antebrazos apoyados sobre un escritorio con electrodos FES de superficie conectados a los extensores de la muñeca. Durante la terapia de las extremidades inferiores (LE), los pacientes se sentaron con la pierna afectada ligeramente elevada y se colocaron electrodos FES en los dorsiflexores de la muñeca y el pie.

La terapia de imágenes motoras mejorada con BCI muestra resultados prometedores en evaluaciones clínicas

Durante las sesiones de terapia, los pacientes realizaron tareas de imágenes motoras (IM), imaginando la dorsiflexión del lado respectivo. El BCI proporcionó retroalimentación visual y propioceptiva sincrónica si la instrucción MI coincidía con el lado MI clasificado. Las sesiones de terapia consistieron en tres ejecuciones con 40 pruebas de IM cada una, y se utilizaron datos de EEG para entrenar al clasificador. Las evaluaciones clínicas incluyeron escalas como la Evaluación Fugl-Meyer (FMA), el Índice de Barthel (BI), la Escala Ashworth modificada (MAS), la prueba de caminata de 10 metros (10MWT) y la prueba Timed Up and Go (TUG). Se realizaron análisis estadísticos para evaluar los cambios en las escalas clínicas y el rendimiento del BCI.

Un estudio revela características clave de los pacientes y métricas de tratamiento en la rehabilitación del accidente cerebrovascular

Las características iniciales de los pacientes mostraron una mediana de edad de 53,1 años, con una mediana de tiempo desde el accidente cerebrovascular de 23,6 meses. La mayoría de los pacientes sufrieron un accidente cerebrovascular isquémico con lesiones en diversas localizaciones. La puntuación media de FMA-UE antes del tratamiento con UE fue de 19,0 puntos. El tiempo medio entre tratamientos fue de 7,4 meses, con una velocidad media de marcha de 1,2 m/s antes del tratamiento LE. Los análisis estadísticos tuvieron como objetivo evaluar los efectos del aprendizaje de MI y la relación entre el rendimiento de BCI durante los tratamientos de UE y LE, con valores de p corregidos por multiplicidad.

Mejoras tras los tratamientos BCI para extremidades superiores e inferiores.

El estudio observó mejoras en la función motora y las actividades de la vida diaria en pacientes con accidente cerebrovascular sometidos a tratamientos de interfaz cerebro-computadora (BCI) para las extremidades superiores (UE) y las extremidades inferiores (LE). Para el tratamiento con UE, los pacientes mostraron aumentos significativos en las puntuaciones de la Evaluación Fugl-Meyer para las Extremidades Superiores (FMA-UE) (p < 0,001), las puntuaciones del Índice de Barthel (BI) (p < 0,001) y reducciones en la espasticidad de la muñeca y los dedos (p < 0,001). De manera similar, el tratamiento LE resultó en una mejora de la velocidad de la marcha (p = 0,001), puntuaciones de BI (p = 0,049) y reducción de la espasticidad del tobillo (p = 0,011). Se alcanzaron umbrales clínicamente relevantes para FMA-UE, BI, escala de Ashworth modificada (MAS), prueba de caminata de 10 metros (10MWT) y prueba Timed Up and Go (TUG). No hubo diferencias significativas en los cambios de BI y FMA-UE entre los tratamientos UE y LE, pero el tratamiento combinado mostró mejoras significativas tanto en FMA-UE (p = 0,002) como en BI (p = 0,007). El rendimiento de BCI mejoró durante las sesiones de tratamiento con UE (p = 0,020), pero no durante las sesiones de tratamiento con LE (p = 0,102). La mediana del rendimiento de BCI fue mayor en LE en comparación con el tratamiento de UE (p = 0,020), con una correlación moderada entre los rendimientos de UE y LE de BCI (ρ = 0,614, p = 0,020).

El estudio evaluó los efectos de los tratamientos con interfaz cerebro-computadora (BCI) sobre la función motora de las extremidades superiores (UE) y de las extremidades inferiores (LE) en pacientes con accidente cerebrovascular. Para el tratamiento de UE, se utilizó la Evaluación Fugl-Meyer para las extremidades superiores (FMA-UE), que muestra una mejora promedio significativa de 4,2 puntos, con una mejora promedio del 22 %. La mayoría de los pacientes, a pesar del deterioro grave, demostraron una mejoría notable. Además, las actividades de la vida diaria (AVD) y la espasticidad de la muñeca mejoraron, incluso en el paciente que no mostró mejoría en FMA-UE. De manera similar, el tratamiento LE mostró una mayor velocidad al caminar (10MWT) en 0,15 m/s en promedio, con una mejora del 23%. Los pacientes también mejoraron en las AVD y disminuyó la espasticidad del tobillo.

El estudio destacó mejoras comparables con estudios anteriores de BCI, aunque empleó capacitación bilateral y diferentes mecanismos de retroalimentación. A pesar del deterioro severo, los pacientes mostraron motivación y un progreso significativo tanto en los tratamientos UE como LE. Además, el estudio reveló mejoras sostenidas en la función motora incluso después de suspender el tratamiento. Los pacientes informaron evidencia anecdótica de mejoras en las actividades diarias, la movilidad y la calidad de vida.

Los estudios futuros tienen como objetivo explorar sesiones de tratamiento prolongadas y variaciones en la intensidad del entrenamiento. En particular, los pacientes demostraron aprendizaje y mejora en el desempeño de MI con el tiempo, lo que indica capacidades intrínsecas para la utilización de BCI. Aunque el rendimiento de BCI fue generalmente mayor durante el tratamiento LE, se correlacionó con el rendimiento del tratamiento UE, lo que sugiere factores consistentes específicos del paciente que influyen en el rendimiento de BCI. La precisión de la clasificación para el control de BCI superó los umbrales de significancia, comparable al desempeño en individuos sanos, lo que demuestra la viabilidad y eficacia de las intervenciones de BCI en la rehabilitación de accidentes cerebrovasculares.

Un estudio identifica limitaciones en la investigación sobre el entrenamiento de la interfaz cerebro-computadora de las extremidades superiores

El estudio actual reconoce ciertas limitaciones que deberían abordarse en futuras investigaciones. Aunque las mejoras después del entrenamiento de la interfaz cerebro-computadora (BCI) de las extremidades superiores (UE) se alinean con los hallazgos de la literatura existente, la falta de un grupo separado de UE BCI como control limita la capacidad de comparar las mejoras logradas por los pacientes sometidos tanto a la UE como a las extremidades inferiores. (LE) Formación BCI frente a aquellos que únicamente reciben formación LE BCI. Además, si bien la muestra de pacientes muestra heterogeneidad en el tipo de accidente cerebrovascular y la ubicación de la lesión, su tamaño sigue siendo pequeño, lo que requiere cohortes más grandes para obtener información más completa sobre las mejoras observadas y su correlación con las características del accidente cerebrovascular.

La monitorización en tiempo real revela el papel de la neuroplasticidad en la recuperación funcional

Sebastián-Romagosa et al. (2020b) destacan el potencial único de las terapias BCI para monitorear la actividad cerebral durante el tratamiento, ofreciendo información sobre los mecanismos de neuroplasticidad que impulsan mejoras funcionales. En el estudio actual, 19 pacientes con accidente cerebrovascular se sometieron a un entrenamiento BCI que incluía imágenes motoras (MI), estimulación eléctrica funcional (FES) y un avatar 3D durante 25 sesiones cada una para las extremidades superiores e inferiores. Se proporcionó información en tiempo real a través de FES y el avatar. Se observaron mejoras significativas en las extremidades específicas y las actividades diarias después del tratamiento con UE BCI, incluidas mejoras en la función motora y reducciones en la espasticidad. El tratamiento posterior con LE BCI mejoró aún más la espasticidad del tobillo, la movilidad, el equilibrio y la velocidad al caminar, lo que indica beneficios adicionales de los tratamientos secuenciales.

La accesibilidad a los datos está restringida debido a las normas de privacidad y las solicitudes de acceso a los conjuntos de datos deben dirigirse a la parte responsable. Se obtuvo la aprobación ética y los participantes dieron su consentimiento informado. La financiación para el estudio fue proporcionada por FFG, Austria.

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