מדדי רשת אלקטרואנצפלוגרפיה כסמנים ביולוגיים של פגיעה בגפיים העליונות בשבץ כרוני
14 ביולי 2023
פרוטוקול הניסוי מדגים את הפרדיגמה לרכישה וניתוח של אותות אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) במהלך תנועת גפיים עליונות אצל אנשים עם שבץ. השינוי ברשת התפקודית של רצועות תדר EEG נמוכות בטא נצפה במהלך תנועת הגפה העליונה הלקויה והיה קשור למידת הפגיעה המוטורית.
הפרוטוקול שלנו יכול לעזור לחקור נוירואקטיביות ספציפית למשימה עבור מטופל עם שבץ, ובכך למצוא סמנים ביולוגיים פוטנציאליים למידת הליקויים המוטוריים וההתאוששות המוטורית בהם. הטכניקה שלנו משתמשת ב- EEG ספציפי למשימה כדי לחשוף עיבוד דלקת מורכב הקשור לליקויים מוטוריים בחולי שבץ. זה כולל חשיפת יחסי הגומלין בין ההמיספרות האיפסילציוניות והקונטרלסיונליות.
שיטה זו מעריכה את הנוירופיזיולוגיה של ליקוי מוטורי בחולי שבץ. בשילוב עם הערכת תפקוד מוטורי, הוא מציע ניתוח מקיף של הליקויים המוטוריים שלהם. המדדים הנמדדים בפרדיגמה זו הם בעלי פוטנציאל כסמן ביולוגי להתאוששות אופטית בחולים עם שבץ.
לצורך המחקר, שימוש בפרדיגמה זו יספק תובנות לגבי הנוירופיזיולוגיה של גירעון מוטורי והתאוששות. לאחר גיוס החולים. הצג שני גירויים חזותיים, סגורים ופתוחים, למשך 30 שניות כל אחד במרכז הצג כדי למדוד נתוני אלקטרואנצפלוגרמה של מצב מנוחה בסיסי, או EEG.
במהלכו המשתתף עוצם ופוקח את העיניים. לאחר מכן, הציגו תמונת תנועת יד למשך שלוש שניות כדי להורות למשתתף לבצע תנועת הארכת יד. לאחר מכן על ידי הצגת סימן קיבוע למשך חמש שניות, המאפשר תקופת מנוחה.
הושיבו את המשתתף בכורסה נוחה מול צג. כדי להבטיח מדידות EEG מדויקות, בחר כובע EEG בגודל מתאים בהתבסס על גודל הראש של המשתתף. אתר את מיקום ה- Cz בהתבסס על מערכת International 10-20 כמתואר בכתב היד, ומקם אותו כך שיישר את אלקטרודת ה- Cz עם מיקום ה- Cz של האדם.
לאחר שמכסה ה-EEG ממוקם כראוי, חברו לקרקפת 32 אלקטרודות קרקפת כסף/כסף-כלוריד, בהתאם למערכת הבינלאומית המורחבת 10-10 עם הארקה ואלקטרודות ייחוס ב-FPz וב-FCz בהתאמה. הפעל את מערכת EEG. עבור אל תצורה ולאחר מכן בחר מגבר.
בחר LiveAmp ולחץ על אישור. חפש את הפונקציה LiveAmp כדי ליצור חיבור אלחוטי. לאחר מכן, התאימו את רמת העכבה בין אלקטרודות ה-EEG לקרקפת באמצעות ג'ל מוליך. השתמש בג'ל כדי לתקן את השיער כדי למנוע חסימת אלקטרודות והקרקפת.
הפעל את פונקציית בדיקת העכבה כדי לנטר את רמת העכבה של כל אלקטרודה. לאחר מכן, הפעל את פונקציית הניטור כדי לאשר שלכל האלקטרודות יש רמות משרעת דומות בניטור אותות EEG בזמן אמת. לרכישת נתוני EEG יציבים, השתמש בשני מחשבים אישיים נפרדים להצגת גירויים חיצוניים ולהקלטת נתוני EEG.
לאחר מכן צור תוכנית גירוי להצגת גירויים ניסיוניים למשתתפים באמצעות תוכנת תכנות המבוססת על הפרדיגמה הניסויית. הפעל את התוכנית במצב ניטור כדי להציג גירויים ניסיוניים. ודא שפרטי האירוע מסומנים במדויק בתחתית תוכנת הקלטת EEG בכל פעם שמוצג גירוי.
להפעיל את תוכנת הקלטת EEG ולהריץ את תוכנית הצגת הגירוי שפותחה על פי פרדיגמת הניסוי באמצעות תוכנת תכנות כדי למנוע השמטת נתונים. לאחר מכן, המשך למדוד EEG בקצב דגימה של 1, 000 הרץ, בעקבות פרדיגמת הניסוי. מפות הבטא ERD הנמוכות הטופוגרפיות של כל משימת תנועת יד מוצגות.
ERD בטא נמוך חזק משמעותית נצפה בהמיספרה הנגדית בהשוואה לחצי הכדור האיפסיליונלי הן עבור משימות תנועת היד הפגועות והן עבור משימות תנועת היד שאינן מושפעות. התוצאות הכמותיות של ארבעת מאפייני הרשת המשוקללים ברמה הגלובלית הראו כי הן מדדי החוזק והן מדדי מקדם האשכולות הופחתו באופן משמעותי במהלך משימת תנועת היד המושפעת בהשוואה למשימת תנועת היד שלא הושפעה. אורך הנתיב גדל משמעותית במהלך משימת תנועת היד הפגועה.
לא היה הבדל משמעותי בעולם הקטן בין שתי המשימות. מקדם אשכולות חוזק הרשת של פס אלפא ipsicontralesional ועולם קטן הראו מתאם חיובי עם ציון FMA, בעוד שאורך הנתיב היה בקורלציה שלילית עם ציון FMA. כדי לקבל נתוני EEG באיכות גבוהה, חיוני למקם נכון את אלקטרודות ה- EEG במיקומן המיועד ולווסת את רמת העכבה בין האלקטרודות לקרקפת.
הטכניקה מעריכה את הנוירופיזיולוגיה של ליקוי מוטורי של חולים עם שבץ מוחי במסגרת המעבדה הקלינית. זה יספק הזדמנויות לחוקרים קליניים לחקור את הנוירופיזיולוגיה של ליקוי מוטורי.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מחקר זה מפרט פרוטוקול לרכישה וניתוח של אותות אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) במהלך תנועות גפה עליונה בחולי שבץ מוחי. המחקר מתמקד בהבנת פעילות עצבית ספציפית למטלה הקשורה לליקויים מוטוריים ולהחלמה, תוך שימת דגש על ההבדלים בדפוסי ה-EEG בין הגפה הפגועה לגפה שאינה פגועה.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדע
- מדעי המוח
- אלקטרופיזיולוגיה
- שיקום קליני
רקע
- המחקר בוחן את הנוירופיזיולוגיה של ליקויים מוטוריים לאחר שבץ מוחי.
- הוא מדגיש את ההבדלים באותות EEG בין הגפיים הפגועות לאלו שלא נפגעו.
- הפרוטוקול נועד לזהות סמנים ביולוגיים פוטנציאליים להחלמה מוטורית.
- שימוש בטווחי תדרים של low-beta מספק תובנות לגבי שינויים ברשתות תפקודיות.
מטרת המחקר
- להערכת הקשר בין תבניות EEG לבין ליקויים מוטוריים בחולים לאחר שבץ מוחי.
- לבדיקת פעילות עצבית ספציפית למטלה כסמן ביולוגי פוטנציאלי להחלמה.
- להערכת ההשפעה של שני ההמיספרים על תפקודים מוטוריים.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- המחקר עושה שימוש ב-EEG לאיסוף נתונים במהלך משימות מוטוריות ספציפיות.
- המשתתפים מונחים לבצע תנועות ידיים בזמן הקלטת נתוני ה-EEG.
- האלקטרודות ממוקמות בהתאם למערכות בינלאומיות מוגדרות כדי להבטיח דיוק.
- ה-EEG מוקלט בקצב דגימה של 1,000 Hz במהלך ביצוע המשימה.
- שני מחשבים אישיים מועסקים להצגת הגירויים ולרכישת הנתונים כדי לשמור על שלמות הנתונים.
תוצאות עיקריות
- נצפו הבדלים משמעותיים בתגובות EEG בתדר בטא נמוך בין הגפיים הפגועות לבין הגפיים הבלתי פגועות במהלך תנועות.
- מדדים כמותיים הראו פרמטרים של קישוריות מופחתת במהלך המטלה של הגפה הפגועה בהשוואה לגפה הבלתי פגועה.
- המחקר מזהה מתאמים בין מאפייני EEG לבין הערכות קליניות של תפקוד מוטורי, ומספק תובנות לגבי נתיבי התאוששות פוטנציאליים.
מסקנות
- פרוטוקול זה מאפשר הבנה מעמיקה יותר של הבסיס האלקטרופיזיולוגי של ליקויים מוטוריים והחלמה בחולי שבץ מוחי.
- היכולת לזהות פעילות עצבית ספציפית למשימה עשויה לסייע בפיתוח אסטרטגיות שיקום ממוקדות.
- תובנות ממחקר זה עשויות לשפר את ההבנה של מנגנונים נוירונליים הקשורים לתפקוד מוטורי במסגרות קליניות.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למסמך סיכום
מדדי רשת EEG כמותיים במהלך תנועת הגפיים העליונות מציעים אסטרטגיה של ביומרקר לא פולשני להערכת חומרת הליקוי המוטורי ופוטנציאל ההחלמה בשבץ מוחי כרוני. גישה זו מאפשרת מדידה אובייקטיבית וניתנת לשחזור של שינויים נוירופיזיולוגיים, ובכך תומכת בביטחון חיזוי בפיתוח ביומרקרים טרנסלציונליים. שילוב של מדדים מבוססי EEG בשלבי הגילוי המוקדמים ובזרימות עבודה פרה-קליניות יכול להפחית סיכונים באישור יעדים ולהוות בסיס להחלטות על קידום תיקי פיתוח במחקר ופיתוח של שיקום נוירולוגי.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר בדיקה של מנגנונים נוירופיזיולוגיים העומדים בבסיס ליקויים מוטוריים לאחר שבץ מוחי.
- תומך בתיקוף של מטרות תפקודיות על ידי קישור שינויים ברשת ה-EEG למדדים מוטוריים קליניים.
- מסייע בהפחתת סיכונים מנגנונית באמצעות הערכה כמותית של הגומלין בין ההמיספרות.
- מספק נקודות סיום אובייקטיביות לגילוי סמנים ביולוגיים המונחה-השערות.
סריקה ופיתוח בדיקות
- קובע פרדיגמות EEG סטנדרטיות לרכישת נתונים הניתנים לשחזור בבני אדם.
- מספק מדדי רשת כמותיים המתאימים לפיתוח בדיקה ולהשוואה בין מחקרים.
- מאפשר סריקה רבדית של התערבויות מועמדות המכוונות לשיקום רשתות מוטוריות.
- תומך בשימוש חוזר בפלטפורמה להערכת אסטרטגיות נוירו-שיקומיות מגוונות.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתאימה סממנים ביולוגיים של רשת EEG להערכות תפקוד מוטורי קליני להבטחת רצף תרגומי.
- מספקת נקודות סוף מותאמות סיכון לצורך תיקוף פרה-קליני של התערבויות נוירו-רסטורטיביות.
- מאפשרת מעקב ארוך טווח של מסלולי התאוששות במערכות רלוונטיות למחלה.
- תומכת בהפחתת סיכונים חזויה לקראת מעבר לשלב הפיתוח הקליני.
שילוב תהליכי עבודה וצינור עיבוד
ניתוח רשתות EEG משתלב ברצף השלב שבין הגילוי לשלב הפרה-קליני ככלי כמותי לבדיקת היפותזות, תיקוף מטרות והתאמה של סמנים ביולוגיים תרגומיים במחקרי שבץ מוחי.
- ביולוגיה של הגילוי: מכמת שינויים נוירופיזיולוגיים הקשורים לליקוי מוטורי ולהחלמה.
- סריקה: מספקת מדדי רשת כמותיים הניתנים לשחזור לצורך הערכת מועמדים.
- אנליזה: מאפשרת השוואה סטטיסטית של מדדי רשת בין תנאים שונים ובין קבוצות חולים.
- מחקר תרגומי: מגשר בין ממצאים פרה-קליניים לתוצאות מוטוריות קליניות באמצעות ביומרקרים תואמים.
- שימוש חוזר ארגוני: מציע פלטפורמה סטנדרטית הניתנת להרחבה עבור מחקרי ביומרקרים מתמשכים בשיקום נוירולוגי.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי ומפחית עמימות מכניסטית במחקר של ליקויים מוטוריים.
- ערך תפעולי: מבצע סטנדרטיזציה של רכישת ואנליזה של EEG לצורך הדירות ויכולת הרחבה.
- ערך אסטרטגי: מספק בסיס לקבלת החלטות לגבי המשך או הפסקת פיתוח (go/no-go) ומבצע אופטימיזציה להקצאת משאבים בתיקי נירו-שיקום.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תיעדוף של התערבויות מועמדות המותאם לסיכון, בהתבסס על ביומרקרים כמותיים.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות ברכישת EEG, הצבת אלקטרודות וויסות עכבה.
- מחייב גישה למערכות EEG ברזולוציה גבוהה (high-density) ותוכנות ניתוח עבור ניתוח רשתות.
- מצריך סטנדרטיזציה של הפרוטוקול בין צוותי מחקר לצורך השוואת נתונים.
- ייתכן שיידרש ביצוע התאמות עבור אוכלוסיות חולים שונות או פרדיגמות תנועה שונות.
- איכות הנתונים תלויה בהצבה קפדנית של האלקטרודות ובניטור בזמן אמת.
