Wéi kënne mir d’Gehir trainéieren fir Schlaganfallpatienten ze hëllefen?

Vill Leit, déi e Schlaganfall haten, hu Problemer mat sech ze beweegen, och no der Therapie mat de beschten Experten a Methoden. Nei Weeër fir Schlaganfalltherapie méi effektiv ze maachen kéinte Leit hëllefen méi effektiv ze erholen. E puer Fuerschungsgruppen hunn Brain-Computer Interface (BCI) Systemer entwéckelt, déi moosse kënnen wann e Schlagpatient d’Handbewegung virstellt andeems Gehirwellen opgeholl ginn. Mir hunn e BCI entwéckelt deen d’Gehiraktivitéit vun all Patient benotzt huet fir e Muskelstimulator an e Monitor während der Therapie ze kontrolléieren. D’Patiente krute belountend Feedback wärend der Therapie wa se eng Bewegung richteg virgestallt hunn. Mir hunn 51 Patienten getest, e puer vun deenen haten e Schlag virun ville Joeren. 42 Patienten hunn no der Therapie verbessert, baséiert op de Resultater vun standardiséierte Tester. Dofir kéint BCI-baséiert Therapie e puer Schlaganfallpatienten hëllefen. Mir mengen datt et an den nächste Jore weider Fortschrëtter wäerte ginn, déi zu méi effektiven Therapien mat BCIs féieren.

Wat geschitt am Gehir wann eng Persoun e Schlaganfall huet?

E Schlag ass eng Aart vu Gehirschued déi ëmmer méi heefeg gëtt well d’Leit méi laang liewen. E Schlag geschitt wann e Bluttgefäss am Gehir blockéiert ass oder ufänkt ze bléien. A béide Fäll kréien e puer Deeler vum Gehir net d’Bluttversuergung déi se brauchen, wat e eeschte Gehirschued verursaache kann. No engem Schlaganfall ass et wichteg datt de Patient direkt an d’Spidol kënnt. D’Doktere kënnen heiansdo Patienten hëllefen, vun e puer Gehirerschued bannent e puer Deeg nom Schlaganfall ze erholen. Wéi och ëmmer, och mat Spidolbehandlung, hu vill Patienten e seriöse, laang dauerhafte Gehirschued a brauche extensiv Therapie.

D’Gehir besteet aus zwee Hälften, déi lénks a riets Hemisphär genannt ginn. Normalerweis beaflosst e Schlag nëmmen eng Hemisphär, sou datt e puer Schlaganfall Iwwerliewenden Problemer hunn déi lénks oder riets Säit vum Kierper ze bewegen. A schwéiere Fäll kënnen den Aarm a Been vum Patient op der lénkser oder rietser Säit komplett gelähmt ginn. A ville mildere Fäll hunn d’Patienten nëmme Probleemer mat engem Aarm oder Been (net béid) a kënne bal all Bewegungen normalerweis maachen. Schlaganfall kann en anere Problem verursaachen, genannt Spastizitéit. Dëst bedeit datt verschidde Muskelen ze gespannt sinn. D’Patiente kënnen Péng hunn, Schwieregkeeten ze bewegen, ongewollt Beweegungen an aner Probleemer.

Schwieregkeete mat Bewegung kënnen zu villen Erausfuerderunge féieren. Schlaganfall Iwwerliewenden kënnen net fäeg sinn ze schaffen oder hir Liiblingssport oder Hobbien ze genéissen. Si kënnen Hëllef vu Frënn a Famill brauchen, a si kënne finanziell Schwieregkeete vu verluerene Aarbecht an d’Käschte vun der Behandlung an der Betreiung hunn. E puer Schlaganfall Iwwerliewenden sinn onwuel an der Ëffentlechkeet ze sinn, well se mengen datt d’Leit se iwwer hir Behënnerungen placéieren. Dëst sinn nëmmen e puer Grënn firwat mir déi bescht méiglech Approchen an Technologien brauchen fir Schlaganfallpatienten ze hëllefen d’Fähigkeit ze bewegen.

Wéi kënne Gehir-Computer Interfaces fir Schlaganfalltherapie benotzt ginn?

Stellt Iech e Schlagpatient vir, deen net méi fäeg ass eng Hand ze beweegen. Fir Schlaganfallpatienten ze behandelen, froen d’Therapeuten dacks de Patient sech virzestellen oder verschidden Aarte vu Handbewegungen ze probéieren. Iwwer Dosende vun Therapie Sessiounen hëlleft dëst dem Gehir nei ze léieren wéi een déi betraff Hand kontrolléiert. Eng Miessung genannt Elektroencephalogramm (EEG) gouf fir vill Jore benotzt fir d’elektresch Aktivitéit vum Gehir ze moossen [1]. Dës Technik benotzt kleng Metallscheiwen genannt Elektroden, déi op de Kapp gesat ginn. Den EEG kann eis soen wéi eng Gebidder vum Gehir aktiv sinn. Zum Beispill, andeems mir Elektroden iwwer d’Gehirerberäicher setzen, déi fir Bewegung a Sensatioun verantwortlech sinn, kënne mir d’Gehiraktivitéit studéieren, déi geschitt wann eng Persoun bewegt oder eng Sensatioun fillt.

EEG kann kombinéiert ginn mat engem Brain-Computer Interface (BCI) fir eng nei Aart vu Schlagtherapie ze kreéieren. E BCI ass e System deen Echtzäit Feedback iwwer d’Aktivitéit vum Gehir un déi Persoun déi Therapie kritt kann ubidden. De BCI System kann entdecken wann d’Patienten déi richteg Handbewegungen virstellen a kënnen d’Patiente wëssen ob dës Beweegunge richteg sinn. Zum Beispill, wann de Patient eng lénks Hand Bewegung virstellt, da kann eng Cartoon Hand um Monitor dës Bewegung mimikéieren, während e Muskelstimulator hëlleft der lénkser Hand ze beweegen. Op dës Manéier kritt de Patient nëmme belountend Feedback vum System wärend hien déi virgestallt Bewegung korrekt ausféiert. Eng Cartoon Hand bewegt ze gesinn an och hir eegen Hänn ze beweegen kann hëllefe Patienten ze motivéieren an hir Gehirer encouragéieren fir motoresch Funktiounen nei ze léieren. Vill aner Zorte vu BCIs goufen entwéckelt. D’Benotzung vun BCIs an der Post-Schlag-Therapie kann zu enger verstäerkter Gehirplastizitéit féieren, dat heescht datt d’Gehir nei Verbindungen erstellen kann, déi et hëllefe léieren, verschidde Funktiounen erëm ze maachen, sou wéi d’Hand ouni Spasmen oder aner Schwieregkeeten ze bewegen.

Wéi hu mir recoveriX wëssenschaftlech Studie gemaach?

Mir hunn 51 Patienten gefrot fir un eiser Studie deelzehuelen. Dës Patienten waren 61 Joer al, am Duerchschnëtt, an haten hir Schlaganfall am Duerchschnëtt 37 Méint virun der Studie. E puer Leit gleewen datt Patienten, déi Schlaganfall virun méi wéi 12 Méint haten, wahrscheinlech net verbesseren, awer mir hunn anescht hypothetiséiert.

D’Patienten hunn un zwee Pre-Bewäertunge virun der Therapie deelgeholl. An de Pre-Bewäertungen hu mir Tester gemaach fir d’Motorik vun all Patient an aner Faktoren ze studéieren. Pre-Bewäertunge goufen op 2 verschidden Deeg gemaach, vun 1 Mount getrennt, fir sécherzestellen datt mir e gutt Verständnis vun de Fäegkeete vun de Patienten virun der Therapie haten. Duerno hunn d’Patienten un 25 bis 31 BCI Therapie Sessiounen mat engem lizenzéierte Therapeut deelgeholl. All Sessioun huet ongeféier 1 h gedauert, an déi meescht Patienten hunn 2 Sessiounen pro Woch gemaach (Figur 1). Duerno hu mir dräi Post-Bewäertunge gemaach fir ze studéieren wéi all Patient geännert huet. Déi éischt Post-Bewäertung gouf direkt no der leschter Therapie-Sessioun gemaach, an aner Post-Bewäertunge goufen 1 a 6 Méint méi spéit gemaach.

Figur 1 – An der BCI Therapie droen Schlaganfallpatienten eng Elektrodenkapp a kucken e Monitor wou e Bild, wéi bewegt Hänn, hinnen hëlleft nei ze léieren wéi se sech bewegen. De BCI liest elektresch Signaler aus dem Gehir, och déi mat der Bewegung an dem Touch Gefill (faarweg Gebidder) involvéiert, a gëtt dem Patient Feedback op de Monitor wann d’Beweegunge richteg gemaach ginn. Et ginn och Stimulatiounselektroden un de Patient befestegt, déi him oder hir hëllefen all Bewegung ze maachen BCI Therapie féiert zu verbesserte Motorfunktiounen, well d’Neuronen nei Verbindungen fannen, duerch e Prozess genannt Gehirplastizitéit.

Wat erkennt recoveriX aus dem Gehir?

Mir hunn den Effekt vun der BCI Therapie exploréiert andeems mir dräi separat Faktoren moossen:

• • BCI Genauegkeet
  • Gehir Aktivitéit
  • Bewegung

BCI Genauegkeet ass e Wee fir d’Engagement vun all Patient an de Motorbildungsaufgaben ze moossen. Héich BCI Genauegkeet weist datt de Patient op d’Aufgaben opmierksam ass an d’Bewegungen korrekt virstellt. Wann de Patient keng Bewegung virstellt, da wäert d’BCI Genauegkeet ongeféier 50% sinn. Dofir kann eng niddreg Genauegkeet uginn datt de Patient net matmaacht oder sech keng Beweegunge richteg virstellt. En Therapeut kéint dann de Patient coachen fir him oder hir ze hëllefen d’BCI Genauegkeet ze verbesseren (Figur 2A).

Gehir Aktivitéit gëtt uechter BCI Therapie gemooss. Normalerweis, an de fréien Therapie Sessiounen, schaffen d’Bewegungsberäicher vum Gehir net effektiv zesummen. Iwwer d’Wochen vun der Therapie gesi mir dacks datt d’Bewegungsberäicher am Gehir vill méi aktiv ginn (Figure 2B). D’Faarwen an der Figur 2B weisen d’Gehiraktivéierung bei verschiddene Frequenzen iwwer Gebidder un, déi wichteg sinn fir d’Bewegung. D’x-Achs weist d’Zäit an all Prozess un; Beräicher méi no riets weisen spéider Zäiten am Prozess un. D’Y-Achs reflektéiert verschidde Frequenzen. Déi ënnescht Beräicher vun der Grafik si méi niddereg Frequenzen (bezeechent vum griichesche Buschtaf mu) an déi méi héich Beräicher vun der Grafik si méi héich Frequenzen (mat dem griichesche Buschtaf Beta uginn).

You are currently viewing a placeholder content from Youtube. To access the actual content, click the button below. Please note that doing so will share data with third-party providers.

More Information

Unblock content Accept required service and unblock content

De wichtegsten Effekt vun der BCI Therapie ass d’Patienten ze hëllefen d’Bewegung erëm z’erreechen. Figur 3A weist e Tool dat Therapeuten a Wëssenschaftler benotze fir Handgelenk an Handbewegung ze testen, den Nine-Hole Peg Test genannt, well de Patient muss néng kleng Pegs ophuelen an se an néng kleng Lächer setzen. Mir hunn d’Patiente gefrot dësen Test mat béiden Hänn e puer Mol am ganzen Therapieprozess auszeféieren a mir hunn d’Zäit verfollegt déi se gedauert hunn fir den Test ofzeschléissen. Wann d’BCI-Therapie engem Patient gehollef huet d’Bewegung erëm z’erreechen, hu mir eng Ofsenkung vun der Zäit gesinn, déi de Patient geholl huet fir dësen Test am Laf vun den Therapie-Sessiounen ze kompletéieren (Figur 3B).

Figur 3 – (A) Den Nine-Hole Peg Test kann benotzt ginn fir Handgelenk an Handbewegung ze testen. (B) Resultater déi Verbesserung vun der Handbewegung vun engem Patient während der BCI-Therapie weisen. D’Zäit fir d’Aufgab mat der betroffener (rietser) Hand ze kompletéieren ass vu 7 min 26 s am Ufank vun der Therapie op 1 min 14 s no 28 Therapien erofgaang. (C) Resumé vun all Motor Funktioun Tester, kombinéiert, fir all Patienten studéiert. Wann d’Bar iwwer Null ass, gouf d’Bewegung no der Therapie verbessert. Nénganzwanzeg Patienten hunn Verbesserungen gewisen, während nëmmen zwee Patiente verréngert Bewegung gewisen hunn (een huet en anere Schlag an deen aneren huet net opgepasst).

 

 

 

 

Mir hunn vill Tester zousätzlech zum Nine-Hole Peg Test benotzt fir Schmerz, Spastizitéit, Konzentratioun, Gedächtnis ze moossen, a wéi gutt Patienten verschidde Beweegunge mat an ouni Hëllef kënne maachen. E puer Tester ware just Questionnaire déi iwwer alldeeglech Aktivitéite gefrot hunn, wéi zum Beispill ob de Patient ouni Hëllef en T-Shirt undoen kann. Mir hunn 18 Tester mat all Patient gemaach, an e méi héije kombinéierten Testscore huet eng méi grouss Verbesserung vun dësen Tester uginn (Dorënner 3C). Eis Resultater weisen datt d’BCI Therapie déi meescht Patienten gehollef huet d’Bewegung zréckzekommen an / oder d’Spastizitéit an hiren Hänn a Waffen ze reduzéieren. Mir hu festgestallt datt d’Therapie besser funktionnéiert fir Patienten déi méi wéi 80% Genauegkeet erreechen. BCI Therapie huet souguer vill Joer nom Schlag vum Patient geschafft. Ee Patient huet 31 Joer nom Schlag deelgeholl an huet sech nach ëmmer verbessert! Eis Resultater hunn eis gesot datt d’BCI Therapie d’Gehirer vun de Patienten gehollef huet ze léieren wéi se hir Bewegungen besser kontrolléieren.

Bis elo huet eis Aarbecht op d’Rehabilitatioun fir d’Waffen an d’Hänn konzentréiert. An Zukunft wäerte mir BCI Therapie op Schlaganfallpatienten mat betroffene Been benotzen, fir hir Spazéiergeschwindegkeet ze verbesseren. Schlaganfall kann d’Leit op vill Manéiere staark beaflossen, an dofir ass et e staarke Besoin fir nei Weeër ze entdecken fir hinnen ze hëllefen ze recuperéieren. Mat zousätzlech Fuerschung an Entwécklung vun eisem Grupp an anere Gruppen, hoffen mir besser Therapie Methoden an Apparater ze entwéckelen, sou datt d’Patienten nach eng Kéier Beweegunge fir Aarbecht, Spaass, sozial Evenementer, an alldeeglechen Liewen Aktivitéiten Leeschtunge kann.

Dësen Artikel gouf am Frontiers For Young Minds publizéiert, den 1. Oktober 2021.

Glossar

Hemisphären: Déi riets a lénks Hälschent vum Gehir. Déi lénks Hemisphär kontrolléiert d’Bewegung op der rietser Säit vum Kierper, a vice versa.
Spastizitéit: Dës Stéierung kann Spasmen (onfräiwëlleg Bewegungen), steif oder enk Muskelen, Péng an iwweraktiv Reflexer enthalen. D’Leit kënne Problemer mat Haltung, Spazéieren, typesch alldeeglech Aktivitéiten an aner Bewegungen hunn.
Electroencephalogram (EEG): Eng Messung vun der natierlecher elektrescher Aktivitéit, déi vum Gehir produzéiert gëtt, kritt mat Elektroden, déi um Kapp gesat ginn.
Elektroden: Kleng Sensoren déi Gehiraktivitéit erkennen. EEG Elektroden si meeschtens kleng, Metallscheiwen, déi an enger Kap montéiert sinn, déi net an d’Haut penetréieren a keng Schmerz verursaachen.
Brain-Computer Interface (BCI): System deen direkt Miessunge vun der Gehiraktivitéit benotzt fir Kommunikatioun a Kontroll an Echtzäit ze bidden. Déi meescht BCIs benotzen EEG fir Gehiraktivitéit ze moossen.
Motor Funktioun: D’Fäegkeet Deeler vum Kierper ze beweegen.
Brain Plasticity: Dem Gehir seng bemierkenswäert Fäegkeet fir sech selwer z’änneren fir sech un nei Informatioun a Situatiounen unzepassen, sou wéi Therapie. Dës Fäegkeet hëlleft de Leit vu Schlaganfall an aner Verletzungen ze recuperéieren.