Интерфейс «мозг-компьютер» с моторными образами в реабилитации двигательной дисфункции верхних конечностей после инсульта
1 сентября 2023 г.
Цель данного исследования состоит в том, чтобы предоставить важную справочную информацию для стандартной клинической работы моторного интерфейса мозг-компьютер (MI-BCI) при двигательной дисфункции верхних конечностей после инсульта.
Данное исследование посвящено клиническому применению ИМК у пациентов с инсультом и двигательной дисфункцией верхних конечностей средней и тяжелой степени. Кроме того, он предоставляет идеи и ссылки для стандартизированных клинических исследований операций и механизмов, демонстрируя операционный процесс и интервенционный эффект MI-BCI. MI-BCI оказывает положительное влияние на улучшение двигательной дисфункции у пациентов с инсультом.
Тем не менее, в будущем будут проведены дополнительные клинические исследования в этой области, чтобы разработать более подходящие протоколы лечения для этого другого уровня функции у пациентов с инсультом. В этом исследовании использовалась функциональная ближняя инфракрасная спектроскопия (fNIRS) для мониторинга изменений концентрации гемоглобина и оксигенирующего гемоглобина в коре головного мозга в режиме реального времени при различных задачах стимуляции. Таким образом, получены визуализирующие доказательства клинического эффекта MI-BCI.
Представлен протокол использования тренинга MI-BCI у пациентов с инсультом для двигательной реабилитации верхних конечностей. Результаты оценки верхней конечности по шкале Фуги-Мейера и теста моторной функции Вольфа улучшились после лечения MI-BCI. Между тем, оценка fNIRS также показала большую активацию дорсолатеральной префронтальной коры, первичной моторной коры и первичной сенсорной коры.
Полученные данные свидетельствуют о потенциальном улучшении двигательных и когнитивных функций у пациентов с инсультом при вмешательстве MI-BCI. Оригинальные методы вмешательства по реабилитации верхних конечностей, периферическое вмешательство или центральное вмешательство. В то время как MI-BCI основан на принципе замкнутого цикла центра, периферии и центра, или комбинированной центральной модели с периферийной моторной обратной связью.
Принцип замкнутого цикла больше подходит для характеристики заболевания центральной нервной системы.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данном исследовании изучается клиническое применение интерфейса «мозг-компьютер» на основе воображения движений (MI-BCI) для улучшения двигательной функции верхних конечностей у пациентов после инсульта. С помощью функциональной ближней инфракрасной спектроскопии (fNIRS) ставится цель прояснить механизмы и особенности реализации вмешательств с использованием MI-BCI. Полученные результаты указывают на положительное влияние на двигательную дисфункцию, что может лечь в основу будущих протоколов реабилитации.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейронаука
- Реабилитация
- Клиническая нейронаука
Теоретические сведения
- Интерфейсы «мозг-компьютер» на основе воображения движений (MI-BCI) являются перспективными реабилитационными технологиями для пациентов, перенесших инсульт.
- Двигательная дисфункция верхних конечностей является частым последствием инсульта.
- Стандартизация клинических операций для MI-BCI может улучшить результаты терапии.
Цель исследования
- Создание методического руководства по клиническому применению ИМ-ИМКИ.
- Оценка эффективности ИМ-ИМКИ в восстановлении двигательных функций у пациентов, перенесших инсульт.
- Демонстрация процесса функционирования и терапевтического эффекта ИМ-ИМКИ.
Используемые методы
- Использовали функциональную ближнюю инфракрасную спектроскопию (fNIRS) для мониторинга изменений концентрации гемоглобина в коре головного мозга в режиме реального времени.
- Проводили оценку по шкалам Fugl-Meyer и Wolf Motor Function Test до и после вмешательства с применением MI-BCI.
- Следовали структурированному протоколу обучения, включающему установку ЭЭГ-шлема и настройку задач в зависимости от результатов пациента.
Основные результаты
- Тренировки с использованием MI-BCI привели к значительным улучшениям как двигательных, так и когнитивных функций после лечения.
- При проведении функциональных оценок наблюдалось повышение активации ключевых областей коры головного мозга.
- Продемонстрирована возможность адаптации сложности задач в MI-BCI на основе обратной связи от пациента и показателей его деятельности.
Выводы
- Исследование подтверждает, что MI-BCI является эффективным методом восстановления двигательных функций при реабилитации после инсульта.
- Результаты указывают на необходимость проведения дополнительных исследований для оптимизации протоколов лечения и повышения их эффективности.
- Предложенная операционная модель может быть использована в дальнейших исследованиях нейропластических эффектов MI-BCI при терапии инсульта.
Часто задаваемые вопросы
Значимость для промышленности
Интерфейс «мозг-компьютер» на основе воображения движений (MI-BCI) представляет собой неинвазивный, основанный на механизмах управления подход к коррекции двигательных нарушений верхних конечностей при реабилитации после инсульта, воздействуя на критический узкий сегмент в области научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок по нейровосстановлению. Благодаря интеграции нейрофизиологического мониторинга в реальном времени и адаптивных протоколов выполнения задач, MI-BCI повышает прогностическую достоверность функционального восстановления и обеспечивает трансляционную преемственность от понимания механизмов к клиническому применению. Данная возможность стратегически важна для принятия решений по формированию портфеля разработок и снижения рисков активов на ранних стадиях нейрореабилитации.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Позволяет исследовать механизмы центрально-периферической кодовой петли, лежащие в основе моторного восстановления.
- Обеспечивает функциональную валидацию мишеней с помощью количественной нейровизуализации и поведенческих конечных точек.
- Способствует снижению механистических рисков путем установления связи между паттернами корковой активации и клинической функцией.
Скрининг и разработка анализа
- Устанавливает стандартизированные, воспроизводимые протоколы MI-BCI для оценки методов нейрореабилитации.
- Обеспечивает получение количественных данных с помощью тестов Fugl-Meyer и Wolf Motor Function Tests для объективной оценки.
- Формирует валидированные когорты пациентов и потоки данных для последующего скрининга вспомогательной терапии.
Трансляционные и доклинические исследования
- Сопоставляет биомаркеры функциональной ближней инфракрасной спектроскопии (fNIRS) с соответствующими заболеванию двигательными и когнитивными конечными точками.
- Обеспечивает преемственность от механистических исследований на этапе поиска до доклинической и ранней клинической валидации.
- Поддерживает продвижение проекта с учетом рисков путем интеграции нейрофизиологических и поведенческих данных.
Интеграция в конвейеры и рабочие процессы
Протоколы MI-BCI связывают этапы первичных открытий, валидации мишеней и трансляционных исследований, обеспечивая стандартизированную количественную оценку интервенций по нейрореабилитации, основанную на понимании механизмов их действия.
- Фундаментальная биология: Обеспечивает проверку гипотез о центрально-периферической интеграции при моторном восстановлении.
- Скрининг: Предоставляет воспроизводимые количественные показатели моторных и когнитивных функций для оценки эффективности вмешательств.
- Аналитика: Обеспечивает получение данных fNIRS и ЭЭГ в реальном времени для сравнительного анализа различных когорт пациентов.
- Трансляционные исследования: Сопоставляет функциональные биомаркеры и биомаркеры нейровизуализации для обеспечения преемственности между доклиническим и клиническим этапами.
- Корпоративное использование: Предлагает масштабируемую и адаптируемую платформу для текущих научно-исследовательских инициатив в области нейрореабилитации.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает достоверность прогнозов результатов нейрореабилитации и снижает неопределенность механизмов воздействия.
- Операционная ценность: стандартизирует протоколы оценки пациентов и вмешательств для обеспечения воспроизводимости и масштабируемости.
- Стратегическая ценность: служит основой для принятия решений о продолжении или прекращении разработки («go/no-go») и оптимизирует распределение ресурсов в портфелях нейровосстановительных методов.
- Влияние на портфель: позволяет осуществлять приоритизацию активов нейрореабилитации с учетом рисков на основе количественных конечных точек.
Особенности реализации
- Требуются экспертные знания в области нейрофизиологии, использования оборудования ЭЭГ/fNIRS и протоколов клинической оценки.
- Необходима надежная аналитическая инфраструктура для сбора и обработки данных в режиме реального времени.
- Требуется межкомандная стандартизация процессов обучения, оценки и управления данными.
- Адаптация метода для различных групп пациентов и разной степени тяжести инсульта может потребовать индивидуальной настройки протокола.
- Качество сигнала и комплаентность пациентов являются практическими ограничениями, которыми необходимо управлять в процессе реализации.
