Trening gornjih ekstremiteta nakon kojeg slijedi trening donjih ekstremiteta sa sustavom rehabilitacije BCI

Moždani udar ostaje značajan globalni zdravstveni problem koji utječe na stope smrtnosti i invaliditeta unatoč napretku u prevenciji i liječenju. Motorički oporavak nakon moždanog udara često je neadekvatan, a mnogi preživjeli suočavaju se s oštećenjima gornjih i donjih ekstremiteta koja utječu na svakodnevne aktivnosti. Sučelja mozak-računalo nude obećavajući put za motoričku rehabilitaciju, korištenjem neuronske aktivnosti za kontrolu vanjskih uređaja. Ova studija istražuje učinkovitost BCI sustava koji koristi motoričke slike, funkcionalnu električnu stimulaciju (FES) i vizualnu povratnu informaciju pomoću 3D avatara u poboljšanju funkcije gornjih i donjih ekstremiteta kod pacijenata s moždanim udarom. Devetnaest sudionika podvrgnuto je uzastopnim tretmanima BCI-a, s procjenama provedenim prije i nakon svakog tretmana kako bi se procijenili funkcionalni ishodi.

Izvorni članak pročitajte u Frontiers

Studija je implementirala novi terapijski pristup za pacijente s moždanim udarom korištenjem tehnologije sučelja mozak-računalo u kombinaciji s funkcionalnom električnom stimulacijom (FES) i realističnim 3D vizualnim povratnim informacijama avatara. Pacijenti su nosili bežične EEG kapice sa 16 aktivnih elektroda koje pokrivaju senzomotorni korteks tijekom terapijskih sesija. Za terapiju gornjih ekstremiteta (UE), pacijenti su sjedili s podlakticama naslonjenim na stol s površinskim FES elektrodama pričvršćenim na ekstenzore zapešća. Tijekom terapije donjih ekstremiteta (LE), pacijenti su sjedili s blago podignutom zahvaćenom nogom, a FES elektrode su postavljene na dorzifleksore zapešća i stopala.

Terapija motoričkim slikama poboljšana BCI-jem pokazuje obećavajuće rezultate u kliničkim procjenama

Tijekom terapijskih sesija, pacijenti su se bavili zadacima motoričke slike (MI), zamišljajući dorzalnu fleksiju odgovarajuće strane. BCI je pružio sinkronu vizualnu i proprioceptivnu povratnu informaciju ako se uputa MI podudara s klasificiranom strani MI. Terapijske sesije sastojale su se od tri ciklusa s po 40 MI pokusa, a EEG podaci korišteni su za treniranje klasifikatora. Kliničke procjene uključivale su ljestvice kao što su Fugl-Meyerova procjena (FMA), Barthelov indeks (BI), modificirana Ashworthova ljestvica (MAS), test hodanja na 10 metara (10MWT) i test mjerenja kretanja (TUG). Provedene su statističke analize kako bi se procijenile promjene u kliničkim ljestvicama i performansama BCI.

Studija otkriva ključne karakteristike bolesnika i metriku liječenja u rehabilitaciji nakon moždanog udara

Početne karakteristike bolesnika pokazale su medijan dobi od 53,1 godinu, s medijanom vremena od moždanog udara od 23,6 mjeseci. Većina bolesnika imala je ishemijski moždani udar s različitim lokalizacijama lezija. Medijan FMA-UE rezultata prije liječenja UE bio je 19,0 bodova. Medijan vremena između tretmana bio je 7,4 mjeseca, s medijanom brzine hoda od 1,2 m/s prije tretmana LE. Statističke analize imale su za cilj procijeniti učinke učenja MI i odnos između performansi BCI tijekom tretmana UE i LE, s p-vrijednostima korigiranim za višestrukost.

Poboljšanja nakon BCI tretmana za gornje i donje ekstremitete

Studija je promatrala poboljšanja motoričke funkcije i svakodnevnih životnih aktivnosti kod pacijenata s moždanim udarom koji su bili podvrgnuti tretmanima sučelja mozak-računalo za gornje ekstremitete (UE) i donje ekstremitete (LE). Za liječenje UE, pacijenti su pokazali značajno povećanje rezultata Fugl-Meyerove procjene za gornje ekstremitete (FMA-UE) (p < 0,001), rezultata Barthel indeksa (BI) (p < 0,001) i smanjenja spastičnosti zapešća i prstiju (p < 0,001). Slično, liječenje LE rezultiralo je poboljšanom brzinom hoda (p = 0,001), rezultatima BI (p = 0,049) i smanjenom spastičnosti gležnja (p = 0,011).

Dosegnuti su klinički relevantni pragovi za FMA-UE, BI, modificiranu Ashworthovu ljestvicu (MAS), test hodanja na 10 metara (10MWT) i test uspona i kretanja (TUG). Nije bilo značajnih razlika u promjenama BI i FMA-UE između tretmana UE i LE, ali je kombinirano liječenje pokazalo značajna poboljšanja i kod FMA-UE (p = 0,002) i kod BI (p = 0,007). Učinak BCI poboljšao se tijekom tretmana UE (p = 0,020), ali ne i tijekom tretmana LE (p = 0,102). Medijan performansi BCI bio je viši u LE u usporedbi s liječenjem UE (p = 0,020), s umjerenom korelacijom između performansi UE i LE BCI (ρ = 0,614, p = 0,020).

Studija je procijenila učinke tretmana Brain-Computer Interface na motoričku funkciju gornjih ekstremiteta (UE) i donjih ekstremiteta (LE) kod pacijenata s moždanim udarom. Za liječenje UE korištena je Fugl-Meyerova procjena za gornje ekstremitete (FMA-UE), koja je pokazala značajno prosječno poboljšanje od 4,2 boda, s prosječnim poboljšanjem od 22%. Većina pacijenata, unatoč ozbiljnom oštećenju, pokazala je značajno poboljšanje. Dodatno, poboljšali su se aktivnosti svakodnevnog života (ADL) i spasticitet zapešća, čak i kod pacijenata koji nisu pokazali poboljšanje FMA-UE. Slično, LE tretman pokazao je povećanu brzinu hodanja (10MWT) za 0,15 m/s u prosjeku, s poboljšanjem od 23%. Pacijenti su također poboljšali ADL-ove i smanjio se spasticitet gležnja.

Studija je istaknula usporediva poboljšanja s prethodnim BCI studijama, iako je koristila bilateralnu obuku i različite mehanizme povratnih informacija. Unatoč ozbiljnom oštećenju, pacijenti su pokazali motivaciju i značajan napredak u liječenju UE i LE. Štoviše, studija je otkrila trajna poboljšanja motoričke funkcije čak i nakon prestanka liječenja. Pacijenti su izvijestili o anegdotskim dokazima poboljšanih dnevnih aktivnosti, mobilnosti i kvalitete života.

Buduće studije imaju za cilj istražiti produljene tretmane i varijacije u intenzitetu treninga. Značajno, pacijenti su pokazali učenje i poboljšanje u radu MI tijekom vremena, što ukazuje na intrinzične sposobnosti za korištenje BCI. Iako je učinkovitost BCI općenito bila veća tijekom liječenja LE, korelirala je s izvedbom liječenja UE, sugerirajući dosljedne čimbenike specifične za pacijenta koji utječu na izvedbu BCI. Točnost klasifikacije za kontrolu BCI-a premašila je pragove značajnosti, usporedive s izvedbom kod zdravih pojedinaca, pokazujući izvedivost i učinkovitost intervencija BCI-a u rehabilitaciji nakon moždanog udara.

Studija identificira ograničenja u istraživanju treninga sučelja mozak-računalo gornjih ekstremiteta

Trenutna studija priznaje određena ograničenja kojima bi se trebalo pozabaviti u budućim istraživanjima. Iako su poboljšanja nakon obuke sučelja mozak-računalo gornjih ekstremiteta (UE) u skladu s nalazima u postojećoj literaturi, nedostatak zasebne grupe UE BCI kao kontrole ograničava mogućnost usporedbe poboljšanja postignutih kod pacijenata koji su podvrgnuti i UE i donjim ekstremitetima (LE) BCI obuka protiv onih koji prolaze samo LE BCI obuku. Dodatno, dok uzorak bolesnika pokazuje heterogenost u tipu moždanog udara i lokaciji lezije, njegova veličina ostaje mala, što zahtijeva veće skupine za sveobuhvatniji uvid u opažena poboljšanja i njihovu korelaciju s karakteristikama moždanog udara.

Praćenje u stvarnom vremenu otkriva ulogu neuroplastičnosti u funkcionalnom oporavku

Sebastián-Romagosa i sur. (2020b) ističu jedinstveni potencijal BCI terapija za praćenje aktivnosti mozga tijekom liječenja, nudeći uvid u mehanizme neuroplastičnosti koji pokreću funkcionalna poboljšanja. U trenutnoj studiji, 19 pacijenata s moždanim udarom prošlo je BCI obuku koja je uključivala motoričke slike (MI), funkcionalnu električnu stimulaciju (FES) i 3D avatar tijekom 25 sesija za gornje i donje ekstremitete. Povratne informacije u stvarnom vremenu pružene su putem FES-a i avatara. Značajna poboljšanja ciljanih ekstremiteta i dnevnih aktivnosti primijećena su nakon UE BCI tretmana, uključujući poboljšanja motoričkih funkcija i smanjenje spastičnosti. Naknadno liječenje LE BCI dodatno je poboljšalo spastičnost gležnja, pokretljivost, ravnotežu i brzinu hoda, što ukazuje na dodatne prednosti sekvencijalnih tretmana.

Pristup podacima je ograničen zbog propisa o privatnosti, a zahtjevi za pristup skupovima podataka trebaju biti usmjereni odgovornoj strani. Dobiveno je etičko odobrenje, a sudionici su dali informirani pristanak. Sredstva za studiju osigurao je FFG, Austrija.

Izvorni članak pročitajte u Frontiers