نظام ta-VNS مغلق الحلقة متزامنة مع التدريب الحركي المعتمد على BCI لإعادة تأهيل الأطراف العلوية بعد السكتة الدماغية

Meilian Zhong; Yongchun Jiang; Siqi Huang; Peizhen Chen; Huijin Liu; Yongxiang Zhang; Xiaofei He; Fei Yang; Qiao Fu; Yuxin Zheng; Yuanyuan Guo; Qiang Lin

doi:10.3791/69272

مقالة منهجية

نظام ta-VNS مغلق الحلقة متزامنة مع التدريب الحركي المعتمد على BCI لإعادة تأهيل الأطراف العلوية بعد السكتة الدماغية

DOI:

10.3791/69272

⸱

أبريل 14, 2026

Meilian Zhong^*¹ , Yongchun Jiang^*² , Siqi Huang³ , Peizhen Chen⁴ , Huijin Liu² , Yongxiang Zhang⁴ , Xiaofei He⁵ , Fei Yang⁶ , Qiao Fu⁷ , Yuxin Zheng² , Yuanyuan Guo¹ , Qiang Lin²

¹The Fifth Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University, ²Department of Rehabilitation Medicine, The Seventh Affiliated Hospital, Sun Yat-sen University, ³Clinical Medical College of Acupuncture Moxibustion and Rehabilitation, Guangzhou University of Chinese Medicine, ⁴Department of Rehabilitation Medicine, The Affiliated Hospital of Qingdao University, ⁵Department of Rehabilitation Medicine, The Third Affiliated Hospital of Sun Yat-Sen University, ⁶School of Medical Technology and Nursing, Shenzhen Polytechnic University, ⁷Hainan General Hospital

^* These authors contributed equally

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تظهر هذه الدراسة بروتوكولا موحدا لنظام ta-VNS مغلق الحلقة متزامنا مع التدريب الحركي القائم على BCI. علاوة على ذلك، يقارن فعالية نظام ta-VNS المغلق الحلقة المتزامنة مع التدريب الحركي القائم على BCI مع نظام ta-VNS الوهمي، مما يوفر دليلا مهما على تطبيقه السريري في إعادة تأهيل السكتة الدماغية.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تحفيز العصب المبهم عبر الجلد (ta-VNS) يتضمن تطبيق التحفيز الكهربائي عبر الأقطاب الكهربائية على صدفة الأذن. هذا ينشط الألياف المبهمية الواردة، مما يبدأ مسارا صاعدا من الأطراف إلى جذع الدماغ، مما يحفز في النهاية الإبراز المبهم المركزي ويعزز المرونة العصبية. أظهرت دراسات سابقة أن دمج ta-VNS مع التدريب الحركي يوفر فوائد تآزرية للتعافي الحركي بعد السكتة الدماغية. ومع ذلك، تستخدم هذه الأساليب المشتركة عادة تحفيز الحلقة المفتوحة مع معلمات ثابتة، مع افتقارات الاستجابة المغلقة في الوقت الحقيقي للنشاط العصبي الديناميكي. ولمعالجة هذا القيد، طورنا نظام TA VNS مغلق الحلقة متزامنا مع تدريب الدماغ والحاسوب الفعال بتخطيط كهربائي الدماغ (EEG) (BCI). تم تصميم هذا النظام لتعزيز الترابط القشري الشوكي وتعزيز اللدونة المشبكية. أنشأنا بروتوكولا موحدا لتطبيق هذا النظام المغلق للحلقة ta-VNS متزامنا مع التدريب الحركي القائم على BCI في مرضى السكتة الدماغية. باستخدام التقييم الوظيفي القائم على تخطيط الدماغ الكهربائي، قارنا تأثيرات نظام ta-VNS المغلق المتزامن مع التدريب الحركي القائم على BCI مع تأثيرات ta-VNS الزائفة المتزامنة مع التدريب الحركي القائم على BCI. يوفر هذا العمل الأساس المنهجي والنظري للتطبيق السريري لهذا النهج في إعادة تأهيل السكتة الدماغية.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تحفيز العصب المبهم عبر الجلد الأذني (ta-VNS) هو تقنية تعديل عصبي غير جراحية تستخدم لتحسين الإعاقات الحركية بعد السكتة الدماغية¹. تتضمن هذه الطريقة تحفيز الصدفة الأذنية باستخدام أقطاب كهربائية لتنشيط الفرع الأذني من العصب المبهم. يبدأ هذا التحفيز مسار^النواة المفرد (NTS)-موقع الكوروليوس (LC) 2، الذي يصعد إلى البروتوكولات المبهمية المركزية في القشرة الحركية، والفص الجبهي، والمهاد، والمخيخ. تعزز هذه العملية المرونة العصبية وإعادة تنظيم الشبكة³. مقارنة بالتحفيز الجراحي التقليدي للعصب المبهم، يحافظ ta-VNS على فعاليته العلاجية مع تقليل المخاطر الجراحية ومعدلات المضاعفات⁴. هذه المزايا ترسخ مكانته كمحور بحثي بارز في علم التأهيل ^5,6,7.

تدعم الأدلة السريرية فعالية الجمع بين TA وVNS والتدريب الحركي في تعزيز الوظائف الحركية بعد السكتة الدماغية. قام تشانغ ^وآخرون بتقسيم 36 مريضا من السكتة الدماغية الذين يعانون من ضعف في الأطراف العلوية إلى مجموعتين عشوائيتين: TA-VNS النشط مع تدريب الحركية الروبوتية مقابل TA-VNS الزائف مع التدريب الروبوتي. أظهرت مجموعة ta-VNS النشطة تحسنا أكبر بكثير في تشنجات الأطراف العلوية ونشاط تخطيط العضلات الكهربائية مقارنة بمجموعة الوهم، مما يشير إلى تحسن في التعافي الحركي. ولتعزيز هذه النتائج^{، استخدم} تشنغ وآخرون قدرات استحضار حركية لإثبات أن مرضى السكتة الدماغية الذين تلقوا ta-VNS متزامنة مع التدريب الروبوتي أظهروا زيادة في الإثارة (السعة) للقشرة الحركية الأولية (M1) وكفاءة توصيل أفضل (تقليل الكمون) مقارنة بأولئك الذين تلقوا تدريبا روبوتيا فقط. يشير ذلك إلى أن الجمع بين ta-VNS يعزز إعادة تنظيم القشرة الوظيفية لتعزيز التعافي الحركي.

ومع ذلك، تستخدم التدخلات المشتركة الحالية عادة تحفيز مفتوح الحلقة بمعلمات ثابتة، مع افتقارية إلى الاستجابة الديناميكية للحالات العصبية. ولمعالجة هذا القيد، صممنا نظام حلقي مغلق جديد يعمل بتخطيط كهربائي الدماغ (EEG) يدمج بين ta-VNS والتدريب الحركي القائم على واجهة الدماغ والحاسوب (BCI) (الشكل 1)، ويتكون من أربعة مكونات: نظام التزامن، وحدة اكتساب EEG، قفاز هوائي لإعادة تأهيل اليد، وجهاز ta-VNS. تلتقط وحدة اكتساب EEG تفاعل الدماغ المرتبط بالنية الحركية عن طريق فك تشفير إشارات EEG، باستخدام خصائص التفاعل في الوقت الحقيقي كمؤشر حيوي لتحفيز القفاز الهوائي وجهاز ta-VNS¹⁰. كلا الجهازين يتصلان بمضيف التزامن عبر منافذ تسلسلية سلكية. عندما يصل تفاعل الدماغ إلى حد محدد مسبقا، تنشط الأجهزة بشكل متزامن، مما يتيح تدخل ta-VNS المغلق الحلقة المطابقة بدقة للتدريب الحركي. يفترض أن هذا التزامن يعزز فعالية المشبك بين القشرة الحركية والخلايا العصبية الحركية الشوكية، حيث تشير الأبحاث السابقة إلى أن TA-VNS مع التدريب الحركي يمكن أن يعدل استثارة القشرة ووظيفة المشبك¹¹. وعلى العكس، لا يتم تحفيز ta-VNS إذا كانت قيمة تفاعل الدماغ أقل من العتبة. من المتوقع أن يعزز هذا النظام الترابط القشري الشوكي ويعزز المرونة المشبكية، نظرا لأن ال ta-VNS المغلق الحلقة المتزامنة مع الحركة أظهر إمكانات في تحسين نتائج التعافي الحركي¹²، مما يحمل وعدا كبيرا لدراسات إعادة التأهيل العصبي.

النظام مناسب بشكل أساسي لمرضى السكتة الدماغية الذين يعانون من خلل في الحركة في الأطراف العلوية. تتطلب الأهلية أن يكون لدى المرضى قدرة معرفية كافية للامتثال للعمل بالإضافة إلى علامات حيوية مستقرة. تشمل الموانع الرئيسية وجود أجهزة إلكترونية مزروعة، آفات أو تشوهات جلدية في موقع تحفيز الأذن، تشخيص أمراض العصب المبهم العنقي، أو اضطرابات نظم معينة. تشمل القيود التشغيلية ضرورة وجود أفراد مدربين لإدارة التدخل والمراقبة المستمرة خلال الجلسات الأولية لضمان تحمل التحفيز والسلامة الإجرائية.

نظرا لحداثة هذا النظام المتكامل، فإن بروتوكول التطبيق الموحد أمر بالغ الأهمية لضمان الإدارة المتسقة وتكرار الطريقة. لذلك، الهدف الأساسي من هذه المقالة المنهجية هو تقديم بروتوكول موحد لنظام ta-VNS المغلق الحلقة متزامنة مع التدريب الحركي القائم على BCI. علاوة على ذلك، وباستخدام التقييم الوظيفي القائم على تخطيط الدماغ في حالة تمثيلية، هدفنا إلى استكشاف التأثيرات العصبية المبدئية لنظام ta-VNS المغلق المتزامن مع التدريب الحركي القائم على BCI مقارنة ب ta-VNS الزائف المتزامن مع التدريب الحركي القائم على BCI. يؤسس هذا العمل الأساس المنهجي ويظهر الجدوى الأولية لتطبيق هذا التدخل المتزامن في بيئة سريرية.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تمت الموافقة على الدراسة من قبل جمعية الأخلاقيات الطبية للمستشفى السابع التابع لجامعة صن يات سن (شنزن، الصين) (رقم الموافقة: KY-2025-318-01) في 30 أبريل 2025. تم تسجيل التجربة في سجل التجارب السريرية الصيني (رقم التسجيل: ChiCTR2500104317) في 16 يونيو 2025. وقع الشخص نموذج الموافقة المستنيرة.

1. التوظيف

معايير الإدراج
1. تجنيد الأشخاص الذين تم تشخيصهم بالسكتة الدماغية ويستوفي المعايير (بما في ذلك النزيف الدماغي والاحتشام) التي وضعها المؤتمر الوطني الأكاديمي الرابع لأمراض الأوعية الدموية الدماغية.
2. تجنيد الأشخاص الذين لديهم النزيف الدماغي أو الاحتقان الدماغي في النوبة الأولى والمؤكدة عن طريق التصوير المقطعي المحوسب الجمجمي أو الرنين المغناطيسي، لمدة أسبوعين ≤ مدة المرض ≤ 6 أشهر.
3. تجنيد الأشخاص الذين تتراوح أعمارهم بين 18 و80 سنة.
4. استقطبوا المشاركين من خلال اختبار الحالة النفسية المصغر (MMSE) ≥21.
5. استقطبوا الأشخاص الذين يعانون من خلل في الحركة بعد السكتة الدماغية في الأطراف العلوية واليدين.
6. استقطبوا الأشخاص الذين لديهم علامات حيوية مستقرة.
7. تجنيد الأشخاص بموافقة مستنيرة موقعة طوعا.
معايير الاستبعاد
1. استبعد الأشخاص الذين لديهم تاريخ من إصابة أو جراحة في العصب المبهم من الجانب الثنائي أو الأحادي.
2. استبعد الأشخاص الذين لديهم منظم ضربات القلب أو محفزات عصبية.
3. استبعد الأشخاص الذين يعانون من خلل إدراكي.
4. استبعد الأشخاص الذين لديهم عدوى أو تقرحات أو ندوب في مواقع التحفيز.
5. استبعد الأشخاص الذين لديهم معدل ضربات قلب <60 نبضة في الدقيقة.
6. استبعاد النساء أثناء الحمل والرضاعة.
7. استبعد الأشخاص الذين يعانون من ضعف بصري أو سمعي شديد يمنع إدراك الإشارات التجريبية.

2. جمع المعلومات الأساسية

جمع وتسجيل المعلومات الأساسية للمشارك، بما في ذلك العمر، الجنس، مدة المرض، نوع السكتة الدماغية، الجانب النصف الشللي، مرحلة برونستروم اليد، وتقييم فوغل-ماير لوظيفة الحركة في الأطراف العلوية (FMA-UE).
تنفيذ تصميم تقاطع داخل الموضوع، حيث يكمل المشارك كلا شرطي التدخل: نظام ta-VNS مغلق متزامنة مع التدريب الحركي المعتمد على BCI، ونظام TA VNS الزائف المتزامن مع التدريب الحركي القائم على BCI، يفصل بينهما فترة انسحاب مدتها 6 أيام.

3. نظام ta-VNS المغلق متزامنة مع تدريب المحركات المعتمد على BCI

تحضير المادة
1. قبل التدخل الرسمي، تلقى جميع المشاركين شرحا شاملا للإجراء التجريبي وأكملوا جلسة تدريب قصيرة لضمان فهمهم لمهمة التصوير الحركي وقدرتهم على إدراك جميع الإشارات البصرية والسمعية بوضوح.
التحضير للاختبار
1. حضر محلول إلكتروليت NaCl بنسبة 3٪ بإضافة 4.5 جرام من كلوريد الصوديوم إلى 150 مل من الماء النقي، ثم هز بقوة حتى يذوب تماما.
2. حضر محلول الإلكتروليت في وعاء، ثم اغمر 32 قطعة قطنية ونقع في درجة حرارة الغرفة لمدة 3–5 دقائق.
3. اعصر الماء الزائد من وسائد القطن.
4. أدخل حامل الوسادة القطنية في قاعدة القطب على طول فتحة البطاقة.
5. اضغط قاعدة القطب أثناء الدوران باتجاه عقارب الساعة حتى يسمع صوت طقطقة.
6. يتم تركيب 30 قطب EEG وقطبين EOG بشكل متتالي، مع وضع القطب المرجعي عند CPz والقطب الأرضي عند FPz.
7. ارتد غطاء تخطيط الدماغ وحدد نقطة Cz باستخدام النظام الدولي 10-10.
  1. الحصول على إشارات EEG باستخدام نظام اكتساب وتحليل EEG لاسلكي متعدد القنوات قائم على 32 قناة ملوحي. وفقا للنظام الدولي 10-10، ضع القطب المرجعي عند A1 (شحمة الأذن اليسرى)، ووضع القطب الأرضي عند AFz (الخط الأوسط الأمامي). تضمن الإعداد 30 قطبا كهربائيا للتسجيل وقطبين EOG.
  2. اضبط مواصفات المضخم كما يلي: مقاومة الإدخال 1 GΩ، ضوضاء الإدخال < 0.4 ميكروفولت، ونسبة رفض الوضع المشترك -120 ديسيبل. حافظ على مقاومة واجهة القارب والجلد تحت 5 كيلو أوم أثناء التسجيلات، وأخذ عينات من إشارات EEG عند 250 هرتز.
8. ضع قطب Cz عند الرأس—تقاطع الخط بين الأذنين (الذي يربط شحمتي الأذن) والخط الأنفي-البريغماتي (الممتد من طرف الأنف إلى الجلابلة)
9. قم بتركيب المضخم عن طريق إدخاله بلطف في قابس غطاء EEG وتثبيته على المكثف.
10. قم بتوصيل قطب تحفيز مشبك الأذن بمضيف ta-VNS.
11. أزل مسحة الكحول ونظف الصدفة الأذنية للشخص.
12. ضع قطب التحفيز على الكونكا الأذنية.
13. ارتد القفاز الهوائي واضبط نفسك لتناسب مريح لمنع الشد الزائد أو الارتخاء الذي قد يؤثر على نتائج التدريب.
تنفيذ البرمجيات
1. قم بتشغيل جهاز ta-VNS المضيف بالضغط مع الاستمرار على الزر الأخضر الموجود على جانبه الأيمن.
2. قم بتوصيل محفز ta-VNS بنظام التدريب الحركي المعتمد على BCI عبر واجهة USB.
  ملاحظة: كان محفز ta-VNS متصلا بوحدة USB إلى TTL، حيث كان يقيم اتصالا تسلسليا مع الحاسوب عبر كابل USB لمزامنة نظام تدريب المحرك القائم على BCI. تم تكوين المنفذ التسلسلي بمعدل بودي 38400 بت في الثانية، مع بت توقف واحد، وبدون تماثل.
3. تشغيل برنامج اختبار وظائف الدماغ (BCIServer-V1.0.0).
4. انقر على زر تشغيل الجهاز في الزاوية اليمنى العليا، يليه زر 'كشف المقاومة' على الجانب الأيسر، لضمان بقاء مقاومة القطب أقل من 5 كيلو أوم. لا تتابع التمرير حتى تظهر جميع الأقطاب مقاومة ≤ 5 كيلو أوم ويكون المؤشر أخضر/أصفر.
  1. إذا تم اكتشاف مقاومة عالية (مؤشر أحمر)، قم بالضبط بواسطة: (1) لف قاعدة القطب بلطف، (2) إعادة تطبيق محلول ملحي على فروة الرأس، و(3) تحسين كل قطب كهربائي بشكل متسلسل حتى يتحول المؤشر إلى الأخضر/الأصفر.
  2. للحصول على مقاومة عالية مستمرة في أي قطب كهربائي، قم بإزالة صينية وسادات القطن، وأعد تشبعها بالمحلول الملحي، ثم أعد تحميلها في قاعدة القطب الكهربائي، ولف بلطف حتى يتم تقليل الممانعة.
5. شغل نظام ta-VNS المغلق المتزامن مع برنامج التدريب الحركي المعتمد على BCI (HandGame-V1.0.0) وأدخل المعلومات الديموغرافية للمشارك: الاسم، الجنس، وتاريخ الميلاد.
6. الوصول إلى إعدادات التدريب وضبط: سرعة الانقباض: عالية، موقع التدريب: اليد اليسرى، صعوبة التصوير الحركي: منخفضة، ومدة التدريب: 20 دقيقة.
  ملاحظة: يحدد معامل سرعة الانقباض السرعة الزاوية لمفاصل الأصابع في القفاز الهوائي (القفاز الهوائي). الإعداد 'العالي' يعادل تقريبا 68°/ثانية، بينما الإعداد 'المنخفض' يعادل 30°/ثانية. يجب تعديل الاختيار بناء على قوة عضلات المريض؛ على سبيل المثال، السرعة 'العالية' غير مناسبة للمرضى الذين يعانون من التشنج. في الحالة الحالية، تم اختيار إعداد 'مرتفع' حيث أظهر المريض (المرحلة الأولى من برونستروم، المرحلة الارتخية) انخفاض في توتر العضلات. تعرف صعوبة الصور الحركية بالحد الأدنى المطلوب لتفعيل نظام التدريب الحركي المعتمد على BCI خلال فترة مهمة 5 ثوان. يتم ضبط العتبة على 50 للمستوى 'المنخفض'، و60 للمستوى 'المتوسط'، و80 للمستوى 'العالي'. في جلسة التدريب الأولى لهذا المريض، تم اختيار مستوى الصعوبة 'المنخفض'. تجرى التعديلات اللاحقة على مستوى الصعوبة بناء على أداء المريض، مع التركيز بشكل أساسي على عدد محفزات الصور الحركية الناجحة التي تم تحقيقها خلال جلسة التدريب.
7. اضبط شدة التيار باستخدام بداية افتراضية 1 مللي أمبير ونطاق مسموح به من 0 إلى 8.0 مللي أمبير، وزد التيار تدريجيا بمقدار 0.2 مللي أمبير حتى يبلغ المريض عن إحساس قوي ومريح بوخز دون ألم أو انزعاج. توقف فورا عن التحفيز إذا شعر المريض بألم أو أي انزعاج (مثل الحرقان، ارتعاش العضلات، الدوار، خفقان القلب، أو ضيق التنفس).
  ملاحظة: معلمات الإعداد المسبق ل ta-VNS ثابتة على: التردد: 20 هرتز، عرض النبضة: 300 ميكروثانية، ومدة التحفيز: 5 ثوان.
8. ابدأ التدريب.
9. نفذ تدريب التصوير الحركي الدوري.
10. تابع مهام تدريب التصوير الحركي الفردية بشكل متسلسل ضمن دورة منظمة، كما هو موضح في الشكل 2:
11. مرحلة الراحة (5 ثوان): تسجيل بيانات تخطيط الدماغ الأساسية خلال هذه المرحلة للمعايرة والتحليل لاحقا.
12. صور المحرك واكتساب تخطيط الدماغ (5 ثوان):
  1. أداء تدريب الإشارات البصرية والسمعية على التقاط الإشارات اليدوية مع اكتساب تخطيط الدماغ المتزامن. تفاعل الدماغ هو مقياس عديم الأبعاد مشتق من إشارة تخطيط الدماغ لقياس تركيز الانتباه أثناء التصوير الحركي.
  2. أخذ عينات من إشارات EEG عند 250 هرتز ومعالجتها بواسطة مرشح تمرير نطاق 8–30 هرتز للحفاظ على الترددات المعنية. ضع نافذة منزلقة (الطول: 4 ثوان، الخطوة: 1 ثانية).
  3. احسب كثافة الطيف الطاقي (PSD) عبر تحويل فورييه السريع (FFT) لكل نافذة. احسب طاقة نطاقي ألفا (8-13 هرتز) وبيتا (14-30 هرتز) (E_α و E_β)، واستنتج نسبتهما R = E_β / E_α. ثم تم تطبيع نسبة R إلى قيمة بين 0 و100. بعد ذلك، احسب قيمة تفاعل الدماغ باستخدام الصيغة: تفاعل الدماغ = 100 × (R - الأدنى) / (الحد الأقصى - الأدنى)، حيث تم تحديد الثوابت التجريبية القصوى العظمى = 3.50 والحد الأدنى = 0.35 من مجموعة بيانات معايرة سابقة^{رقم 13}.
13. مرحلة التغذية الراجعة والتحفيز (5 ثوان، حسب النجاح): إذا كانت قيمة تفاعل الدماغ أكبر أو تساوي العتبة المحددة مسبقا وهي 50 خلال فترة المهمة، ابدأ حركة القفاز الهوائي وفيروس فيروم ta-VNS في نفس الوقت لمدة 5 ثوان، مما يشكل تدخل BCI-ta-VNS المتزامن. وإلا، لم يحدث أي تغذية راجعة هوائية أو TA-VNS، وتم توفير إشارات سمعية لتشجيع المريض على الاستمرار.
14. إنهاء نظام ta-VNS المغلق المتزامن مع برنامج التدريب الحركي المعتمد على BCI بعد التدريب.

4. تزامن جهاز ta-VNS الوهمي مع التدريب الحركي المعتمد على BCI

اتبع الخطوات من 3.1 إلى 3.3 بنفس الطريقة، ولكن في الخطوة 3.3.7، قلل من شدة تيار ta-VNS في التدريب الحركي المعتمد على BCI إلى الصفر. جميع المعاملات باستثناء تيار ta-VNS تبقى مطابقة لتلك الموضحة في القسم 3. مدة التدريب كانت 20 دقيقة.

5. معالجة وتحليل بيانات تخطيط الدماغ الكهربائي غير المتصلة

ملاحظة: تم إجراء معالجة وتحليل بيانات تخطيط الدماغ غير المتصلة باستخدام MATLAB R2021a بالتزامن مع صناديق أدوات EEGLAB (v2024.2) وERPLAB (v12.00). تكون خط معالجة المعالجة مرحلتين رئيسيتين: المعالجة المبدئية والتحليل التحليلي.

معالجة البيانات المسبقة
1. قم باستيراد البيانات وتكوين القناة:
  1. تحويل بيانات EEG المستمرة التي تم الحصول عليها بصيغة .csv إلى صيغة .mat واستيرادها إلى EEGLAB. اضبط معدل العينة على 250 هرتز.
  2. قم بتحميل ملف موقع القناة المقابل لغطاء تخطيط الدماغ، ورسم مواقع الأقطاب للتحقق من إحداثياتها. أزل أقطاب EOG غير المستخدمة.
2. الترشيح: تطبيق مرشح تمرير نطاق FIR ثنائي الاتجاه (0.1–40 هرتز) على بيانات تخطيط الدماغ الكهربائي في حالة المهمة من كلا التدخلين لإزالة انحراف الأساس وقمع الضوضاء عالية التردد.
3. قم بأداء التصنيف.
  1. قسم البيانات بناء على علامات الحدث. أشارت العلامة 1 إلى بداية مهمة الصور الحركية. استخرج فترات من -2000 مللي ثانية إلى +5000 مللي ثانية بالنسبة للمؤشر 1، لكن اختر فقط تلك التجارب التي تم تحفيزها بنجاح (أي تلك التي أدت إلى نتيجة 'نجاح'، حيث ركز التحليل الأساسي على حالة الدماغ أثناء التجارب الفعالة) للتحليل لاحقا.
  2. طبق تصحيح أساسي باستخدام الفترة من -2000 مللي ثانية إلى -1000 مللي ثانية قبل المنبه. صدر قائمة الأحداث لتوثيق عدد وتوقيت العلامات.
4. إزالة القطع الأثرية.
  1. فحص البيانات الزمنية بصريا لتحديد ورفض المقاطع الشاذة والقنوات السيئة. تم تحديد القنوات السيئة. بعد ذلك، تخضع البيانات لتحليل المكونات المستقلة (ICA).
  2. استخدم صندوق أدوات ICLabel لتصنيف المكونات المستقلة تلقائيا، وإزالة تلك التي تم تحديدها كعيوب بصرية أو عضلية باحتمال تجاوز 90٪. تبع هذا الرفض التلقائي فحص يدوي لتأكيد إزالة المكونات المتعلقة بالقطع الأثرية.
5. إعادة المرجعية: أعد الرجوع إلى البيانات إلى متوسط جميع القنوات.
تحليل البيانات
1. تحليل الزمن-التردد: تطبيق تحويل المويجة على بيانات تخطيط الدماغ الكهربائي في حالة المهمة لتحليل الزمن والتردد. استخدم الفترة من -2000 مللي ثانية إلى -1000 مللي ثانية لتصحيح الخط الأساسي. تحليل ظاهرة عدم التزامن المرتبطة بالحدث (ERD) عند القطب C4 ضمن نافذة زمنية من 0 إلى 5000 مللي ثانية.
2. تحليل خرائط الطيف والطبوغرافيا للقوة: احسب متوسط القدرة في نطاقي ألفا وبيتا (8–30 هرتز) باستخدام FFT خلال نافذة زمنية من 500 إلى 3000 مللي ثانية بعد الإشارة. رسم خرائط طبوغرافية لمتوسط قوة النطاق لرؤية التوزيع المكاني لتنشيط القشرة الحسية الحركية.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

خضع مريض سكتة دماغية ذكر يبلغ من العمر 37 عاما لتدخلين متتاليين: نظام ta-VNS مغلق الحلقة متزامنا مع التدريب الحركي المعتمد على BCI، ونظام ta-VNS وهمي متزامن مع التدريب الحركي القائم على BCI. يتم عرض الخصائص الأساسية في الجدول 1. تعرض معلمات تدخل النظام في الجدول 2.

بالنسبة لمريض السكتة الدماغية، تم تسجيل عدد تجارب التصوير الحركي الناجحة لكلا البروتوكوليتين التدخليتين. خلال فترة ta-VNS المغلقة التي استمرت 20 دقيقة متزامنة مع ال...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تؤكد الأبحاث السابقة أن مزامنة ta-VNS مع التدريب الحركي التقليدي يحسن الفعالية العلاجية للتعافي الحركي بعد السكتة الدماغية، على الأرجح من خلال تعديل عصبي دقيق يعزز إعادة تنظيم الأعصاب ^8,14. استنادا إلى هذه الأدلة، أنشأنا بروتوكولا تجريبيا موحدا واستخدمنا مؤشرات EEG الحيوية لمراقبة أنماط تنشيط القشرة الحسية الحركية، خاصة في التوزيعات الطبوغرافية لنطاق ألفا وبيتا أثناء التدخل.

يعتمد تنفيذ وسلامة نظام الح...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

لا يوجد لدى المؤلفين تضارب مصالح للكشف عنها.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وقد دعمت هذه الدراسة مؤسسة قوانغدونغ للعلوم الطبيعية (2025A1515010360، 2023A1515010586)، وصندوق شنزن للأبحاث الطبية (C2301002)، ومؤسسة شنتشن للأبحاث الأساسية الخاصة (مؤسسة العلوم الطبيعية) للبحوث الأساسية (JCYJ20240813150305007)، وبرنامج تقنية الخصائص السريرية في قوانغتشو (2023C-TS19).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسم	الشركة	رقم فهرسي	التعليقات
وسادات الكحول	مجموعة ستيدي الطبية المحدودة.		تعقيم الجلد
زجاجة الإلكتروليت	شركة شيآن تشنتاي للتكنولوجيا الذكية المحدودة.		السعة: 150 مل، تستخدم لتخزين محلول الإلكتروليتات
تقييم فوغل-ماير لوظيفة الطرف العلوي الحركي	التقييم الموحد الذي طوره الباحث السويدي فوغل-ماير	FMA-UE	يستخدم بشكل رئيسي للتقييم السريري للأنشطة الانعكاسية، والتحكم الحركي، وقوة عضلات الأطراف العلوية لمرضى السكتة الدماغية.
نظام تدريب وتقييم إعادة تأهيل وظائف اليد	شركة شيآن تشنتاي للتكنولوجيا الذكية المحدودة.	زينتيك-H1	كان نظام التدريب يتحكم في قفازات تدريب التأهيل بطريقة هوائية، ويساعد المرضى على تحقيق التدريب التأهيلي تدريجيا من خلال تدريب متعدد الأوضاع لعضلات اليد. التدريب مثير للاهتمام للغاية، غامر للغاية، وله وظيفة تقييم يمكنها تقييم وظيفة يد المرضى< حالة التعافي >.
أجهزة مراقبة معدل ضربات القلب	شركة شنتشن هويينغ للتكنولوجيا الإلكترونية المحدودة.	HY-HRV-001	راقب معدل ضربات القلب
قطن لينغكه	شركة شيآن تشنتاي للتكنولوجيا الذكية المحدودة.		يستخدم لامتصاص مياه البحر المالحة ونقل الإشارات
فحص الحالة الذهنية المصغر	التقييم الموحد الذي طوره مارشال ف. فولشتاين وآخرون.	MMSE	الفحص السريع لضعف الإدراك لدى البالغين
الماء النقي	شركة تشاينا ريسورسز تيانبو للمشروبات (الصين) المحدودة.	مياه ييباو النقية	يستخدم 150 مل لتحضير محلول الإلكتروليتات
نظام اكتساب وتحليل EEG متعدد القنوات اللاسلكي لقطب ملحي	شركة شيآن تشنتاي للتكنولوجيا الذكية المحدودة.	ZhenTec-NT1-G	كان معدات اكتساب EEG عبارة عن نظام اكتساب وتحليل EEG لاسلكي متعدد القنوات مكون من 32 قطاب ملحي مكون من 32 طرفا. وفقا للنظام الدولي 10-10، كان هناك 30 قطبا اقتناء وقطبين للعيون. كانت مقاومة الإدخال للجهاز 1 G&Omega؛ وكانت ضوضاء الإدخال أقل من 0.4 &mu؛ V، وكانت نسبة الرفض في النمط المشترك -120 ديسيبل. كانت مقاومة تآكل القطب أقل من 5 كيلو أوميغا، ومعدل أخذ عينات EEG كان 500 هرتز.
كلوريد الصوديوم	شركة شيآن تشنتاي للتكنولوجيا الذكية المحدودة.		4.5 جم، يستخدم لتحضير محلول الإلكتروليتات
محفز العصب المبهم عبر الجلد	شركة شنتشن هويينغ للتكنولوجيا الإلكترونية المحدودة.	HY-TVNS-001	يتكون المنتج بشكل رئيسي من مضيف تحفيز العصب المبهم غير الجراحي، وقطب سطح محفز الأعصاب المبهمية غير الغازي، وكابل شحن. يمكن التحكم في أقطاب المحفز بواسطة البرمجيات، وتشمل معايير التحفيز التردد، عرض النبضة، الوقت، الوضع، وغيرها.
زجاجة البلل	شركة شيآن تشنتاي للتكنولوجيا الذكية المحدودة.		السعة: 250 مل، تستخدم لنقع القطن المصنوع من الوبر

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Andalib, S., et al. Vagus nerve stimulation in ischemic stroke. Curr Neurol Neurosci Rep. 23 (12), 947-962 (2023).
Hachem, L. D., Wong, S. M., Ibrahim, G. M. The vagus afferent network: Emerging role in translational connectomics. Neurosurg Focus. 45 (3), E2(2018).
Wang, Y., et al. Effect of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation on post-stroke dysphagia. J Neurol. 270 (2), 995-1003 (2023).
Lin, X., Fang, Y., Hu, H., Ye, Z. Efficacy and safety of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation (ta-VNS) in the treatment of tinnitus: Protocol for an updated systematic review and meta-analysis. BMJ Open. 14 (5), e082906(2024).
Li, J. N., et al. Efficacy and safety of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation combined with conventional rehabilitation training in acute stroke patients: A randomized controlled trial conducted for 1 year involving 60 patients. Neural Regen Res. 17 (8), 1809-1813 (2022).
Wu, D., et al. Effect and safety of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation on recovery of upper limb motor function in subacute ischemic stroke patients: A randomized pilot study. Neural Plast. 2020, 8841752(2020).
Capone, F., et al. Transcutaneous vagus nerve stimulation combined with robotic rehabilitation improves upper limb function after stroke. Neural Plast. 2017, 7876507(2017).
Chang, J. L., et al. Transcutaneous auricular vagus nerve stimulation (taVNS) delivered during upper limb interactive robotic training demonstrates novel antagonist control for reaching movements following stroke. Front Neurosci. 15, 767302(2021).
Li, Z., Zhicheng, B., Qi, Z., Xuyan, R., Min, S. Effects of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation combined with rehabilitation robot training on upper limb function in stroke patients. Chinese Journal of Rehabilitation Theory and Practice. 29 (06), 691-696 (2023).
Yanhui, Y., et al. Effects of visual-motor-induced brain-computer interface technology on upper limb motor and cognitive functions in stroke patients. Chinese Journal of Rehabilitation Theory and Practice. 29 (04), 472-478 (2023).
Wang, M. H., et al. Transcutaneous auricular vagus nerve stimulation with task-oriented training improves upper extremity function in patients with subacute stroke: A randomized clinical trial. Front Neurosci. 18, 1346634(2024).
Badran, B. W., et al. Motor-activated auricular vagus nerve stimulation as a potential neuromodulation approach for post-stroke motor rehabilitation: A pilot study. Neurorehabil Neural Repair. 37 (6), 374-383 (2023).
Yuan, Z., et al. Effect of BCI-controlled pedaling training system with multiple modalities of feedback on motor and cognitive function rehabilitation of early subacute stroke patients. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 29, 2569-2577 (2021).
Redgrave, J. N., et al. Transcutaneous auricular vagus nerve stimulation with concurrent upper limb repetitive task practice for poststroke motor recovery: A pilot study. J Stroke Cerebrovasc Dis. 27 (7), 1998-2005 (2018).
Liu, H., et al. An EEG motor imagery dataset for brain computer interface in acute stroke patients. Sci Data. 11 (1), 131(2024).
Fong, K. N. K., Ting, K. H., Zhang, J. J. Q., Yau, C. S. F., Li, L. S. W. Event-related desynchronization during mirror visual feedback: A comparison of older adults and people after stroke. Front Hum Neurosci. 15, 629592(2021).
Fu, J., Jiang, Z., Shu, X., Chen, S., Jia, J. Correlation between the erd in grasp/open tasks of BCIs and hand function of stroke patients: A cross-sectional study. Biomed Eng Online. 22 (1), 36(2023).
Bartur, G., Pratt, H., Soroker, N. Changes in mu and beta amplitude of the EEG during upper limb movement correlate with motor impairment and structural damage in subacute stroke. Clin Neurophysiol. 130 (9), 1644-1651 (2019).
Lima, J. P. S., et al. Unraveling transformative effects after tDCS and BCI intervention in chronic post-stroke patient rehabilitation-An alternative treatment design study. Sensors (Basel). 23 (23), 9302(2023).
Kang, D., Choi, Y., Lee, J., Park, E., Kim, I. Y. Analysis of taVNS effects on autonomic and central nervous systems in healthy young adults based on HRV, EEG parameters. J Neural Eng. 21 (4), (2024).
Dettmers, C., Benz, M., Liepert, J., Rockstroh, B. Motor imagery in stroke patients, or plegic patients with spinal cord or peripheral diseases. Acta Neurol Scand. 126 (4), 238-247 (2012).
Liepert, J., Greiner, J., Nedelko, V., Dettmers, C. Reduced upper limb sensation impairs mental chronometry for motor imagery after stroke: Clinical and electrophysiological findings. Neurorehabil Neural Repair. 26 (5), 470-478 (2012).
Tang, Z., et al. A BCI painting system using a hybrid control approach based on SSVEP and P300. Comput Biol Med. 150, 106118(2022).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

Brain Computer Interface Stroke Rehabilitation Upper Limb Recovery Vagus Nerve Stimulation EEG Assessment Neural Plasticity Corticospinal Coupling Synaptic Plasticity

نظام ta-VNS مغلق الحلقة متزامنة مع التدريب الحركي المعتمد على BCI لإعادة تأهيل الأطراف العلوية بعد السكتة الدماغية

في هذه المقالة

ملخص

الملخص

المقدمة

البروتوكول

النتائج

المناقشة

الإفصاحات

شكر وتقدير

المواد

المراجع

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

مقالات ذات صلة