Ein geschlossenes ta-VNS-System, das mit BCI-basiertem motorischem Training für die Rehabilitation der oberen Gliedmaßen nach einem Schlaganfall synchronisiert ist

Zusammenfassung

Diese Studie demonstriert ein standardisiertes Protokoll für ein geschlossenes ta-VNS-System, das mit BCI-basiertem Motortraining synchronisiert ist. Darüber hinaus vergleicht es die Wirksamkeit des geschlossenen ta-VNS-Systems, das mit BCI-basiertem motorischem Training synchronisiert ist, mit der von Sham-ta-VNS, was bedeutende Belege für seine klinische Anwendung in der Schlaganfallrehabilitation liefert.

Zusammenfassung

Die transkutane aurikuläre Vagusnervstimulation (ta-VNS) beinhaltet die elektrische Stimulation über Elektroden an die Ohrmuschel. Dies aktiviert vagale afferente Fasern, die einen aufsteigenden Weg von der peripheren Peripherie zum Hirnstamm einleiten, was letztlich zentrale vagale Projektionen stimuliert und neuronale Plastizität fördert. Frühere Studien haben gezeigt, dass die Kombination von ta-VNS mit motorischem Training synergetische Vorteile für die motorische Erholung nach einem Schlaganfall bietet. Diese kombinierten Ansätze verwenden jedoch typischerweise eine offene Stimulation mit festen Parametern, die keine Echtzeit-Reaktionsfähigkeit auf dynamische neuronale Aktivität aufweisen. Um diese Einschränkung zu beheben, entwickelten wir ein neuartiges geschlossenes ta-VNS-System, das mit elektroenzephalographie (EEG) ausgelöstem Gehirn-Computer-Schnittstellentraining (BCI) synchronisiert ist. Dieses System wurde entwickelt, um die kortikospinale Kopplung zu verbessern und die synaptische Plastizität zu fördern. Wir haben ein standardisiertes Protokoll für die Anwendung dieses geschlossenen ta-VNS-Systems entwickelt, das mit BCI-basiertem motorischem Training bei Schlaganfallpatienten synchronisiert ist. Mit EEG-basierter funktionaler Bewertung verglichen wir die Auswirkungen des geschlossenen ta-VNS-Systems, das mit BCI-basiertem motorischem Training synchronisiert ist, mit denen von Schein-ta-VNS, synchronisiert mit BCI-basiertem motorischem Training. Diese Arbeit bildet die methodische und theoretische Grundlage für die klinische Anwendung dieses Ansatzes in der Schlaganfallrehabilitation.

Einleitung

Die transkutane aurikuläre Vagusnervstimulation (ta-VNS) ist eine nicht-invasive Neuromodulationstechnik, die eingesetzt wird, um motorische Beeinträchtigungen nach einem Schlaganfall zu mildern. Diese Methode beinhaltet die Stimulation der Auralconcha mit Elektroden, um den Auralast des Vagusnervs zu aktivieren. Eine solche Stimulation initiiert den Nucleus tractus solitarius (NTS)-locus coeruleus (LC) Weg², der zu zentralen Vagusprojektionen im motorischen Kortex, Frontallappen, Thalamus und Kleinhirn aufsteigt. Dieser Prozess verbessert die neuronale Plastizität und die Netzwerkreorganisation³. Im Vergleich zur traditionellen invasiven Vagusnervstimulation erhält ta-VNS die therapeutische Wirksamkeit und reduziert gleichzeitig chirurgische Risiken und Komplikationsraten⁴. Diese Vorteile machen es zu einem herausragenden Forschungsschwerpunkt innerhalb der Rehabilitationswissenschaft ^5,6,7.

Klinische Elege stützen die Wirksamkeit von kombiniertem TA-VNS- und motorischem Training zur Verbesserung der motorischen Funktion nach einem Schlaganfall. Chang et ^al.8 randomisierten 36 Schlaganfallpatienten mit Beeinträchtigung der oberen Gliedmaßen in zwei Gruppen: aktives ta-VNS gepaart mit robotischem motorischem Training versus Sham-ta-VNS mit robotischem Training. Die aktive ta-VNS-Gruppe zeigte signifikant eine größere Verbesserung der Spastizität der oberen Extremitäten und der Elektromyogrammaktivität als die Scheingruppe, was auf eine verbesserte motorische Erholung hinweist. Als Ergänzung zu diesen Ergebnissen verwendeten Zheng et ^al.9 motorisch evozierte Potenziale, um zu zeigen, dass Schlaganfallpatienten, die ta-VNS in Kombination mit robotischem Training erhielten, eine erhöhte Erregbarkeit (M1) des primären motorischen Cortex (M1) und eine verbesserte Leitungseffizienz (reduzierte Latenz) im Vergleich zu denen, die ausschließlich robotisches Training erhielten, aufwiesen. Dies legt nahe, dass kombiniertes ta-VNS die funktionelle kortikale Reorganisation fördert, um die motorische Erholung zu verbessern.

Bestehende kombinierte Interventionen verwenden jedoch typischerweise eine Open-Loop-Stimulation mit festen Parametern, die keine dynamische Closed-Loop-Reaktion auf neuronale Zustände aufweisen. Um diese Einschränkung zu beheben, entwickelten wir ein neuartiges, elektroenzephalografisches (EEG)-gesteuertes, geschlossenes System, das ta-VNS mit Gehirn-Computer-Schnittstelle (BCI)-basiertem Motortraining integriert (Abbildung 1), bestehend aus vier Komponenten: einem Synchronisationssystem, einer EEG-Aufnahmeeinheit, einem pneumatischen Handhandschuh zur Handrehabilitation und einem ta-VNS-Gerät. Die EEG-Aufnahmeeinheit erfasst die motorische Intention-bezogene Gehirnbeteiligung, indem sie EEG-Signale entschlüsselt und Echtzeit-Engagement-Eigenschaften als Biomarker nutzt, um den pneumatischen Handschuh und das ta-VNS-Gerät¹⁰ auszulösen. Beide Geräte verbinden sich über kabelgebundene serielle Ports mit dem Synchronisationshost. Wenn das Gehirnengagement eine vordefinierte Schwelle erreicht, werden die Geräte synchron aktiviert und ermöglichen so eine geschlossene ta-VNS-Intervention, die genau auf das motorische Training abgestimmt ist. Diese Synchronisation wird als eine Verbesserung der synaptischen Wirksamkeit zwischen dem motorischen Kortex und den spinalen Motoneuronen vermutet, da frühere Forschungen nahelegen, dass ta-VNS in Kombination mit motorischem Training die kortikale Erregbarkeit und synaptische Funktion¹¹ modulieren kann. Umgekehrt wird ta-VNS nicht ausgelöst, wenn der Wert des Gehirnengagements unter dem Schwellenwert liegt. Es wird erwartet, dass dieses System die kortikospinale Kopplung stärken und die synaptische Plastizität fördern kann, da geschlossenes ta-VNS, synchronisiert mit Bewegung, Potenzial zur Verbesserung der motorischen Erholungsergebnisse^{gezeigt hat 12} und somit großes Potenzial für Neurorehabilitationsstudien bietet.

Das System ist in erster Linie für Schlaganfallpatienten mit motorischer Dysfunktion der oberen Gliedmaßen geeignet. Die Berechtigung erfordert eine ausreichende kognitive Fähigkeit zur Tätigkeitskonformität sowie stabile Vitalzeichen. Wichtige Kontraindikationen sind das Vorhandensein implantierter elektronischer Geräte, Hautläsionen oder -auffälligkeiten an der Auralstimulationsstelle, diagnostizierte Pathologie des cervikalen Vagusnervs oder spezifische Arrhythmien. Operative Einschränkungen beinhalten die Notwendigkeit, dass geschultes Personal die Intervention durchführt, sowie eine kontinuierliche Überwachung während der ersten Sitzungen, um Stimulationstoleranz und Verfahrenssicherheit sicherzustellen.

Angesichts der Neuartigkeit dieses integrierten Systems ist ein standardisiertes Anwendungsprotokoll von größter Bedeutung, um eine konsistente Verwaltung und Replikation der Methode sicherzustellen. Daher ist das Hauptziel dieses methodischen Artikels, ein standardisiertes Protokoll für das geschlossene ta-VNS-System vorzustellen, das mit BCI-basiertem Motortraining synchronisiert ist. Darüber hinaus wollten wir mit EEG-basierter funktioneller Bewertung in einem repräsentativen Fall vorläufig die neuromodulatorischen Effekte des geschlossenen ta-VNS-Systems untersuchen, das mit BCI-basiertem motorischem Training synchronisiert ist, im Vergleich zu Sham-ta-VNS, das mit BCI-basiertem motorischem Training synchronisiert ist. Diese Arbeit legt die methodische Grundlage und zeigt die anfängliche Machbarkeit der Anwendung dieser synchronisierten Intervention in einem klinischen Umfeld.

Protokoll

Die Studie wurde am 30. April 2025 von der Medical Ethics Association des siebten angeschlossenen Krankenhauses der Sun Yat-sen Universität (Shenzhen, China) (Zulassungsnummer: KY-2025-318-01) genehmigt. Die Studie wurde am 16. Juni 2025 im chinesischen Register für klinische Studien (Registrierungsnummer: ChiCTR2500104317) registriert. Die Person hat das Formular zur informierten Einwilligung unterschrieben.

1. Rekrutierung

1. Einschlusskriterien
   1. Stellen Sie Probanden mit Schlaganfalldiagnose auf, die die von der Vierten National Cerebral Vascular Disease Academic Conference festgelegten Kriterien (einschließlich Hirnblutung und Infarkt) erfüllen.
   2. Sucht Probanden mit einer ersten Episode, bestätigter Hirnblutung oder Hirninfarkt mittels Schädel-CT oder MRT, 2 Wochen ≤ Krankheitsdauer ≤ 6 Monate.
   3. Rekrutieren Sie Probanden im Alter von 18 bis 80 Jahren.
   4. Probanden mit der Mini-Mental State Examination (MMSE) ≥21 rekrutieren.
   5. Probanden mit einer post-stroke motorischen Dysfunktion der oberen Gliedmaßen und Hände rekrutieren.
   6. Rekrutieren Sie Probanden mit stabilen Vitalwerten.
   7. Rekrutiere Subjekte mit freiwillig unterschriebener informierter Einwilligung.
2. Ausschlusskriterien
   1. Teilnehmer*innen mit einer Vorgeschichte von beidseitiger/unilateraler Vagusnervenverletzung oder Operation werden ausgeschlossen.
   2. Probanden mit Herzschrittmachern oder Neurostimulatoren ausschließen.
   3. Probanden mit kognitiver Dysfunktion ausschließen.
   4. Probanden mit Infektion, Geschwüren oder Narbenbildung an den Stimulationsstellen ausschließen.
   5. Probanden mit Herzfrequenz <60 bpm ausschließen.
   6. Frauen während der Schwangerschaft und Stillzeit ausschließen.
   7. Probanden mit schweren Seh- oder Hörbeeinträchtigungen, die die Wahrnehmung der experimentellen Hinweise verhindern, werden ausgeschlossen.

2. Grundlegende Informationssammlung

1. Sammeln und dokumentieren Sie die grundlegenden Informationen des Probanden, einschließlich Alter, Geschlecht, Krankheitsdauer, Schlaganfalltyp, hemiplegische Seite, Brunnstromstadium der Hand und Fugl-Meyer-Bewertung der motorischen Funktion der oberen Extremitäten (FMA-UE).
2. Implementieren Sie ein In-Subject-Crossover-Design, bei dem das Subjekt beide Interventionsbedingungen absolviert: geschlossenes ta-VNS synchronisiert mit BCI-basiertem motorischem Training und Sham-ta-VNS synchronisiert mit BCI-basiertem motorischem Training, getrennt durch eine 6-tägige Waschphase.

3. Das geschlossene ta-VNS-System, das mit BCI-basiertem Motortraining synchronisiert ist

1. Fachvorbereitung
   1. Vor der formellen Intervention erhielten alle Teilnehmer eine umfassende Erklärung des experimentellen Verfahrens und absolvierten eine kurze Übungssitzung, um sicherzustellen, dass sie die motorische Vorstellungsaufgabe verstanden und alle visuellen und auditiven Hinweise klar wahrnehmen konnten.
2. Vorbereitung vor dem Test
   1. Bereiten Sie eine 3%ige NaCl-Elektrolytlösung vor, indem Sie 4,5 g Natriumchlorid zu 150 ml reinem Wasser hinzufügen und dann kräftig schütteln, bis alles vollständig gelöst ist.
   2. Bereite die Elektrolytlösung in einem Behälter vor, tauche dann 32 Wattepads ein und weiche 3–5 Minuten bei Raumtemperatur ein.
   3. Drücken Sie überschüssiges Wasser aus den Wattepads.
   4. Stecken Sie den Baumwollpad-Halter in die Elektrodenbasis entlang des Kartenschlitzs.
   5. Kneifen Sie die Elektrodenbasis an, während Sie sich im Uhrzeigersinn drehen, bis ein Klicken zu hören ist.
   6. Man installiert nacheinander 30 EEG-Elektroden und 2 EOG-Elektroden, wobei die Referenzelektrode bei CPz und die Masseelektrode bei FPz positioniert wird.
   7. Trage die EEG-Kappe und lokalisiere den Cz-Punkt mit dem internationalen 10-10-System.
      1. Erfassung der EEG-Signale mit einem 32-kanaligen, auf Kochsalzlösung basierenden drahtlosen, mehrkanaligen EEG-Erfassungs- und Analysesystem. Laut dem internationalen 10-10-System positionieren Sie die Referenzelektrode an A1 (linkes Ohrläppchen) und die Masseelektrode an AFz (frontale Mittellinie). Das Setup umfasste 30 Aufnahmeelektroden und 2 EOG-Elektroden.
      2. Stellen Sie die Verstärkerspezifikationen wie folgt ein: Eingangsimpedanz von 1 GΩ, Eingangsrauschen < 0,4 μV und ein Gleichtakt-Unterstoßungsverhältnis von -120 dB. Halten Sie die Impedanz der Elektrode-Haut-Schnittstelle während der Aufnahmen unter 5 kΩ und nehmen Sie die EEG-Signale bei 250 Hz ab.
   8. Positionieren Sie die Cz-Elektrode am Scheitelpunkt – der Schnittstelle der Interaurikularlinie (die beide Ohrläppchen verbindet) und der nasio-bregmatischen Linie (die sich von der Nasenspitze bis zur Glabella erstreckt)
   9. Installiere den Verstärker, indem du ihn vorsichtig in den EEG-Kappenstecker steckst und ihn am Kondensator befestigst.
   10. Verbinden Sie die Ohrclip-Stimulationselektrode mit dem ta-VNS-Host.
   11. Entfernen Sie den Alkoholabstrich und reinigen Sie die Ohrmuschel des Subjekts.
   12. Bringen Sie die Stimulationselektrode auf die Ohrmuschel an.
   13. Ziehen Sie den pneumatischen Handschuh an und passen Sie ihn auf eine bequeme Passform ein, um zu verhindern, dass das Training zu stark angezogen oder locker wird.
3. Software-Implementierung
   1. Schalten Sie das ta-VNS-Hostgerät ein, indem Sie die grüne Taste auf der rechten Seite gedrückt halten.
   2. Verbinden Sie den ta-VNS-Stimulator über die USB-Schnittstelle mit dem BCI-basierten Motortrainingssystem.
      HINWEIS: Der ta-VNS-Stimulator war mit einem USB-zu-TTL-Modul verbunden, durch das er eine serielle Kommunikation mit dem PC über ein USB-Kabel herstellte, um mit dem BCI-basierten Motortrainingssystem zu synchronisieren. Der serielle Port war mit einer Baudrate von 38.400 bps, 1 Stoppbit und ohne Parität konfiguriert.
   3. Starten Sie die Gehirnfunktionstestsoftware (BCIServer-V1.0.0).
   4. Klicken Sie auf die Schaltfläche für das Startgerät oben rechts, gefolgt von der Taste 'Impedanzerkennung' auf der linken Seite, um sicherzustellen, dass die Elektrodenimpedanz unter 5 kΩ bleibt. Fahren Sie nicht weiter, bis alle Elektroden eine Impedanz von ≤ 5 kΩ zeigen und der Indikator grün/gelb ist.
      1. Wird eine hohe Impedanz (roter Indikator) erkannt, wird angepasst, indem man folgendes: (1) die Elektrodenbasis sanft dreht, (2) Kochsalzlösung erneut auf die Kopfhaut aufträgt und (3) jede Elektrode sequentiell optimiert, bis der Indikator grün/gelb wird.
      2. Für eine dauerhaft hohe Impedanz an jeder Elektrode entfern Sie das Wattepads-Tablett, sättigen Sie es mit Kochsalzlösung, legen Sie es in die Elektrodenbasis und drehen Sie es sanft, bis eine Impedanzreduzierung erreicht ist.
   5. Starten Sie das geschlossene ta-VNS-System, das mit BCI-basierter Motortrainingssoftware (HandGame-V1.0.0) synchronisiert ist, und geben Sie die demografischen Informationen des Subjekts ein: Name, Geschlecht und Geburtsdatum.
   6. Zugriff auf die Trainingseinstellungen und Konfiguration: Kontraktionsgeschwindigkeit: hoch, Trainingsstätte: linke Hand, motorische Bildverarbeitungsschwierigkeit: niedrig und Trainingsdauer: 20 Min.
      HINWEIS: Der Kontraktionsgeschwindigkeitsparameter definiert die Winkelgeschwindigkeit der Fingergelenke des pneumatischen Handschuhs. Die 'hohe' Einstellung entspricht etwa 68°/s, während die 'niedrige' Einstellung 30°/s entspricht. Die Auswahl sollte anhand des Muskeltonus des Patienten angepasst werden; Zum Beispiel ist 'hohe' Geschwindigkeit für Patienten mit Spastizität ungeeignet. Für den vorliegenden Fall wurde eine 'hohe' Einstellung gewählt, da der Patient (Brunnstrom-Stadium I, schlaffes Stadium) einen niedrigen Muskeltonus aufwies. Die motorische Bildverarbeitungsschwierigkeit wird durch die minimale Gehirnbeteiligungsschwelle definiert, die erforderlich ist, um das BCI-basierte motorische Trainingssystem innerhalb der 5-Sekunden-Aufgabenphase zu aktivieren. Die Schwelle ist auf 50 für das 'niedrige' Level, 60 für das 'mittel' Level und 80 für das 'high' Level gesetzt. Für die erste Schulung dieses Patienten wurde das 'niedrige' Schwierigkeitsgrad ausgewählt. Nachfolgende Anpassungen des Schwierigkeitsgrades werden basierend auf der Leistung des Patienten vorgenommen, wobei hauptsächlich die Anzahl der erfolgreichen motorischen Bildauslöser während der Trainingseinheit berücksichtigt wird.
   7. Stellen Sie die Stromintensität mit einem Standardanfang von 1 mA und einem zulässigen Bereich von 0–8,0 mA an, erhöhen Sie den Strom in Schritten von 0,2 mA, bis der Patient ein starkes, aber angenehmes Kribbeln ohne Schmerzen oder Unbehagen meldet. Stellen Sie die Stimulation sofort ein, wenn der Patient Schmerzen oder Beschwerden verspürt (z. B. Brennen, Muskelzuckungen, Schwindel, Herzklopfen oder Atemnot).
      HINWEIS: Die voreingestellten ta-VNS-Parameter sind festgelegt bei: Frequenz: 20 Hz, Pulsbreite: 300 μs und Stimulationsdauer: 5 s.
   8. Beginnen Sie mit dem Training.
   9. Führe Training zur zyklischen motorischen Bildsprache durch.
   10. Führen Sie einzelne motorische Bildbildungstrainingsaufgaben nacheinander in einem strukturierten Zyklus durch, wie in Abbildung 2 dargestellt:
   11. Ruhephase (5 s): Zeichnen Sie die Ausgangs-EEG-Daten während dieser Phase für die anschließende Kalibrierung und Analyse auf.
   12. Motorische Bilder und EEG-Aufnahme (5 S):
       1. Führen Sie visuelle/auditive Signale durch handgreifendes Bildtraining mit synchroner EEG-Aufnahme durch. Das Gehirnengagement ist eine dimensionslose Metrik, die aus dem EEG-Signal abgeleitet wird, um den Aufmerksamkeitsfokus während der motorischen Bildsprache zu quantifizieren.
       2. Nehmen Sie die EEG-Signale bei 250 Hz ab und verarbeiten Sie sie mit einem 8–30-Hz-Bandpassfilter, um die interessanten Frequenzen beizubehalten. Wenden Sie ein Schiebefenster an (Länge: 4 s, Schritt: 1 s).
       3. Berechnen Sie die Leistungsspektraldichte (PSD) mittels einer schnellen Fourier-Transformation (FFT) für jedes Fenster. Berechnen Sie die Energie der Alpha- (8–13 Hz) und Beta-Bänder (14–30 Hz) (E_α und E_β) und leite ihr Verhältnis R = E_β / E_α ab. Dann wurde das Verhältnis R auf einen Wert zwischen 0 und 100 normalisiert. Berechnen Sie anschließend den Wert des Gehirnengagements mit der Formel: Gehirnengagement = 100 × (R - min) / (max - min), wobei die empirischen Konstanten max = 3,50 und min = 0,35 aus einem vorherigen Kalibrierungsdatensatz¹³ bestimmt wurden.
   13. Rückkopplungs- und Stimulationsphase (5 Sekunden, abhängig vom Erfolg): Wenn der Konzentrationswert des Gehirns innerhalb des Aufgabenzeitraums größer oder gleich dem vordefinierten Schwellenwert von 50 war, wird gleichzeitig die pneumatische Handschuhbewegung und das Verum ta-VNS für eine Dauer von 5 Sekunden eingeleitet, was die synchronisierte BCI-ta-VNS-Intervention darstellt. Andernfalls traten weder pneumatische Rückkopplungen noch ta-VNS auf, und akustische Hinweise wurden bereitgestellt, um den Patienten zum Durchhalten zu ermutigen.
   14. Beenden Sie das geschlossene ta-VNS-System, das nach der Ausbildung mit BCI-basierter Motortrainingssoftware synchronisiert ist.

4. Das Schein-ta-VNS synchronisiert mit BCI-basiertem Motortraining

1. Befolgen Sie die Schritte 3.1 bis 3.3 identisch, aber in Schritt 3.3.7 reduzieren Sie die Ta-VNS-Stromintensität für BCI-basiertes motorisches Training auf null. Alle Parameter außer dem ta-VNS-Strom bleiben identisch mit denen in Abschnitt 3 beschrieben. Die Trainingsdauer betrug 20 Minuten.

5. Offline-EEG-Datenverarbeitung und -analyse

HINWEIS: Die Offline-EEG-Datenverarbeitung und -Analyse wurden mit MATLAB R2021a in Verbindung mit den EEGLAB (v2024.2) und ERPLAB (v12.00) Werkzeugkästen durchgeführt. Die Verarbeitungspipeline bestand aus zwei Hauptphasen: Vorverarbeitung und analytischer Analyse.

1. Datenvorverarbeitung
   1. Führen Sie Datenimport und Kanalkonfiguration durch:
      1. Konvertiere die aufgenommenen kontinuierlichen EEG-Daten in .csv Format in .mat-Format und importiere sie in EEGLAB. Stellen Sie die Abtastrate auf 250 Hz ein.
      2. Laden Sie die Kanalpositionsdatei, die dem EEG-Kondensator entspricht, und zeichnen Sie die Elektrodenpositionen ein, um deren Koordinaten zu überprüfen. Entferne die ungenutzten EOG-Elektroden.
   2. Filterung: Wenden Sie einen bidirektionalen FIR-Bandpassfilter (0,1–40 Hz) auf die Aufgabenzustands-EEG-Daten beider Interventionen an, um Baseline-Drift zu entfernen und hochfrequentes Rauschen zu unterdrücken.
   3. Führen Sie Epoching durch.
      1. Segmentieren Sie die Daten basierend auf Ereignismarkern. Marker 1 zeigte den Beginn der motorischen Bildaktivität an. Epochen von -2000 ms bis +5000 ms relativ zu Marker 1 extrahieren, aber nur jene Studien auswählen, die erfolgreich ausgelöst wurden (d. h. solche, die zu einem 'Erfolgsergebnis' führten, da sich die primäre Analyse während der effektiven Studien auf den Hirnzustand konzentrierte), für die nachfolgende Analyse.
      2. Wenden Sie eine Baseline-Korrektur an, indem Sie das Intervall von -2000 ms bis -1000 ms vor dem Reiz verwenden. Exportiere eine EVENTLIST, um die Anzahl und den Zeitpunkt der Marker zu dokumentieren.
   4. Entfernen Sie das Artefakt.
      1. Inspizieren Sie die epochierten Daten visuell, um anomale Segmente und schlechte Kanäle zu identifizieren und abzulehnen. Interpolieren hat schlechte Kanäle identifiziert. Anschließend werden die Daten einer unabhängigen Komponentenanalyse (ICA) unterzogen.
      2. Nutzen Sie die ICLabel-Toolbox, um unabhängige Komponenten automatisch zu klassifizieren und diejenigen zu entfernen, die als okulare oder muskuläre Artefakte mit einer Wahrscheinlichkeit von über 90 % identifiziert wurden. Auf diese automatische Ablehnung folgte eine manuelle Inspektion, um die Entfernung von artefaktbezogenen Komponenten zu bestätigen.
   5. Neureferenzierung: Beziehen Sie die Daten auf den Durchschnitt aller Kanäle.
2. Datenanalyse
   1. Zeit-Frequenz-Analyse: Wenden Sie eine Wavelet-Transformation auf die Aufgabenzustands-EEG-Daten zur Zeit-Frequenz-Analyse an. Verwenden Sie den Zeitraum von -2000 ms bis -1000 ms für die Basiskorrektur. Analysieren Sie das ereignisbedingte Desynchronisationsphänomen (ERD) an der Elektrode C4 innerhalb eines Zeitfensters von 0 ms bis 5000 ms.
   2. Leistungsspektral- und topografische Kartenanalyse: Berechnung der durchschnittlichen Leistung in den Alpha- und Beta-Bändern (8–30 Hz) mittels FFT über ein Zeitfenster von 500 ms bis 3000 ms nach dem Cue. Zeichnen Sie topografische Karten der durchschnittlichen Bandleistung auf, um die räumliche Verteilung der sensorimotorischen Kortexaktivierung zu visualisieren.

Ergebnisse

Ein 37-jähriger männlicher Schlaganfallpatient durchlief nacheinander zwei Interventionen: ein geschlossenes ta-VNS-System, das mit BCI-basiertem motorischem Training synchronisiert ist, und ein Schein-ta-VNS-System, das mit BCI-basiertem motorischem Training synchronisiert ist. Die Ausgangsmerkmale sind in Tabelle 1 dargestellt. Systeminterventionsparameter sind in Tabelle 2 dargestellt.

Für den Schlaganfallpatienten wurde di...

Diskussion

Frühere Forschungen bestätigen, dass die Synchronisation von ta-VNS mit traditionellem motorischem Training die therapeutische Wirksamkeit für die motorische Erholung nach einem Schlaganfall optimiert, wahrscheinlich durch präzise Neuromodulation, die die neuronale Reorganisation verbessert ^8,14. Aufbauend auf dieser Evidenz etablierten wir ein standardisiertes experimentelles Protokoll und verwendeten EEG-Biomarker, um sensorimo...

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Alkoholpads	Steady Medical Group Co., Ltd.		Hautdesinfektion
Elektrolytflasche	Xi'an Zhentai Intelligent Technology Co., Ltd.		Kapazität: 150 mL, zur Speicherung von Elektrolytlösungen verwendet
Fugl-Meyer-Bewertung der motorischen Funktion der oberen Extremität	Die standardisierte Bewertung, entwickelt vom schwedischen Gelehrten Fugl-Meyer	FMA-UE	Es wird hauptsächlich zur klinischen Beurteilung der Reflexaktivitäten, der motorischen Kontrolle und der Muskelkraft der oberen Gliedmaßen von Schlaganfallpatienten eingesetzt.
Trainings- und Evaluierungssystem für Handfunktionsrehabilitation	Xi'an Zhentai Intelligent Technology Co., Ltd.	ZhenTec-H1	Das Trainingssystem steuerte die Rehabilitations-Trainingshandschuhe pneumatisch und half den Patienten, das Rehabilitationstraining schrittweise durch Multi-Mode-Training Rehabilitationstraining für die Handmuskeln zu realisieren. Die Schulung ist äußerst interessant, sehr immersiv und verfügt über eine Bewertungsfunktion, die die Handfunktion von Patienten Genesungsstatus bewerten kann.
Herzfrequenzmesser	Shenzhen Huiying Electronic Technology Co., Ltd.	HY-HRV-001	Herzfrequenz überwachen
Lingke-Baumwolle	Xi'an Zhentai Intelligent Technology Co., Ltd.		Verwendet zur Aufnahme von Salzwasser und zur Übertragung von Signalen
Mini-mentale Zustandsprüfung	Die standardisierte Bewertung, die von Marshal F. Folstein et al. entwickelt wurde,	MMSE	Schnelles Screening bei kognitiven Beeinträchtigungen im Erwachsenenalter
Reines Wasser	China Resources Tianbo Beverage (China) Co., Ltd.	Yibao Gereinigtes Wasser	150 mL werden zur Herstellung der Elektrolytlösung verwendet.
Kochsalzelektroden-Wireless-Mehrkanal-EEG-Erfassungs- und Analysesystem	Xi'an Zhentai Intelligent Technology Co., Ltd.	ZhenTec-NT1-G	Die EEG-Erfassungsausrüstung war ein 32-Leiter-Kochsalzlösungselektroden-Mehrkanal-EEG-Erfassungs- und Analysesystem. Laut dem internationalen 10-10-System gab es 30 Aufnahmeelektroden und 2 ophthalmische Elektroden. Die Eingangsimpedanz des Geräts betrug 1 G & Omega; das Eingangsrauschen lag unter 0,4 und mu; V, und das Abstoßverhältnis im Gleichwertmodus betrug -120 dB. Die Elektrodenverschleißimpedanz lag unter 5 k&Omega, und die EEG-Abtastrate lag bei 500 Hz.
Natriumchlorid	Xi'an Zhentai Intelligent Technology Co., Ltd.		4,5 g, verwendet zur Herstellung der Elektrolytlösung
Transkutaner Ohrennervstimulator	Shenzhen Huiying Electronic Technology Co., Ltd.	HY-TVNS-001	Das Produkt besteht hauptsächlich aus einem nicht-invasiven Vagusnerv-Stimulator-Host, einer nicht-invasiven Vagusnerv-Stimulatoroberflächenelektrode und einem Ladekabel. Die Elektroden des Stimulators können durch Software gesteuert werden, und die Stimulationsparameter umfassen Frequenz, Pulsbreite, Zeit, Modus usw.
Befeuchtungsflasche	Xi'an Zhentai Intelligent Technology Co., Ltd.		Kapazität: 250 mL, zum Einweichen von Fusselbaumwolle verwendet