L'interfaccia non invadente del cervello-commputer aiuta i paraplegici cronici a riacquistare la loro abilità di camminata

In un'altra innovazione clinica principale della passeggiata aggetti ancora, un consorzio internazionale senza scopo di lucro puntato su sviluppando i nuovi protocolli di neuro-ripristino, le tecnologie e le terapie per la lesione del midollo spinale, due pazienti con paraplegia hanno riacquistato la capacità di camminare con assistenza minima, con l'occupazione di un'interfaccia completamente non invadente del cervello-commputer che non richiede l'uso di alcuna procedura chirurgica dilagante del midollo spinale. I risultati di questo studio sono comparso sull'emissione del 1° maggio dei rapporti scientifici del giornale.

I due pazienti con paraplegia (AIS C) ha usato la loro propria attività di cervello per gestire la consegna non invadente degli impulsi elettrici a complessivamente 16 muscoli (otto in ogni cosciotto), permettendoli di produrre una passeggiata più fisiologica che precedentemente riferita, richiedendo soltanto un camminatore convenzionale e un sistema di appoggio del peso corporeo come unità assistive.

In generale, i due pazienti potevano produrre più di 4.500 punti facendo uso di questa nuova tecnologia, che combina un'interfaccia non invadente del cervello-commputer, in base ad un elettroencefalogramma di 16 canali, per gestire un sistema elettrico funzionale multicanale di stimolo (FES), adattata per produrre un reticolo molto più regolare di andatura che lo stato dell'arte di questa tecnica.

Che cosa ci ha sorpresi era che, oltre a permettere che questi pazienti camminino con poca guida, uno di loro video un chiaro miglioramento del motore praticando con questo nuovo approccio. I pazienti hanno richiesto circa 25 sessioni per padroneggiare l'addestramento prima che potessero camminare facendo uso di questo apparato.„

Solaiman Shokur, uno degli autori dello studio

I due pazienti che hanno usato questo nuovo approccio di ripristino hanno fatti a lungo termine lo studio precedentemente partecipante di neurorehabilitation effettuare facendo uso della passeggiata ancora aggettano il protocollo di Neurorehabilitation (WANR). Come riportato in una pubblicazione recente dallo stesso gruppo (Shokur et al., PLoS uno, novembre 2018), tutti e sette i pazienti che hanno partecipato a quel protocollo per un periodo di 28 mesi hanno migliorato il loro stato clinico, da paraplegia completa (AIS A o B, non significando funzioni di motore sotto il livello della lesione, secondo la classificazione dell'ASIA) a paraplegia parziale (AIS C, significando ripristino parziale della funzione di motore e sensitiva sotto il livello di lesione). Questo ripristino neurologico significativo ha compreso i miglioramenti clinici importanti nella distinzione sensitiva (tattile, nociception, vibrazione e pressione), nel controllo di motore volontario dei muscoli del cosciotto e dell'addome e negli aumenti importanti del controllo autonomo, quali la vescica, le viscere e le funzioni sessuali.

Gli ultimi due studi hanno pubblicato dalla passeggiata ancora aggettano chiaramente indicano che il ripristino neurologico e funzionale parziale può essere indotto nei pazienti cronici di lesione del midollo spinale combinando le tecnologie non invadenti multiple che sono basate intorno al concetto di usando un'interfaccia del cervello-commputer per gestire i tipi differenti di azionatori, come gli avatar virtuali, i camminatori robot, o le unità di stimolazione del muscolo, per permettere la partecipazione totale dei pazienti nella loro propria routine di ripristino.„

Miguel Nicolelis, Direttore scientifico della passeggiata aggetta ancora ed uno degli autori dello studio

In un rapporto recente da un altro gruppo, un AIS C e due pazienti di AIS D potevano camminare grazie all'occupazione di un metodo dilagante per stimolo elettrico del midollo spinale, che ha richiesto una procedura chirurgica spinale. Al contrario, nei pazienti dello studio presente due l'AIS C - che originalmente erano AIS A (vedi il materiale supplementare qui sotto) - e un terzo oggetto di AIS B, che recentemente ha raggiunto risultati simili, poteva riacquistare un grado significativo di camminata autonoma senza l'esigenza di tali trattamenti dilaganti. Invece, questi pazienti hanno ricevuto soltanto i reticoli elettrici di stimolo consegnati alla superficie dell'interfaccia dei loro cosciotti, di modo che complessivamente otto muscoli in ogni arto hanno potuto essere stimolati elettricamente in una sequenza fisiologicamente accurata. Ciò è stata fatta per produrre una lisciatrice e un reticolo più naturale di locomozione.

Cruciale per questa entrata in vigore era lo sviluppo di un regolatore a circuito chiuso che correzione in tempo reale permessa del modello di andatura dei pazienti, considerando le perturbazioni di fatica del muscolo e di esterno, per produrre una traiettoria predefinita di andatura. Un'altra componente principale del nostro approccio era l'uso di una visualizzazione tattile portabile consegnare il feedback tattile agli avambraccia dei pazienti per fornire loro una sorgente continua di sensibilità tattile relativa alla loro camminata.„

Solaiman Shokur

Per gestire il reticolo di stimolo elettrico del muscolo in ogni cosciotto, questi pazienti hanno utilizzato ad un'interfaccia basata a elettroencefalogramma del cervello-commputer. In questa impostazione, i pazienti imparati per alternare la generazione “di attività di linguaggio figurato del motore facente un passo„ in loro a destra e a sinistra cortecce di motore, per creare hanno alternato i movimenti dei loro cosciotti destri e sinistri.

Secondo gli autori, i pazienti hanno esibito non solo “meno dipendenza da assistenza di camminata, ma anche il ripristino neurologico parziale, con le tariffe sostanziali di miglioramento del motore in una di loro.„ Il miglioramento nel controllo di motore in questo ultimo paziente di AIS C era 9 punti nel punteggio del motore dell'estremità inferiore (LEMS), che era comparabile con quello osservato facendo uso di stimolo dilagante del midollo spinale.

Sulla base dei risultati ottenuti in questi ultimi 5 anni, WAP ora intende combinare tutti gli sui strumenti di neurorehabilitation in una singola piattaforma integrata e non invadente per curare i pazienti di lesione del midollo spinale. Questa piattaforma permetterà che i pazienti comincino a prepararsi presto dopo che la lesione accade. Egualmente permetterà l'occupazione di un'interfaccia integrata multidimensionale del cervello-commputer capace simultaneamente di gestire gli azionatori virtuali e robot (come un esoscheletro del lowerlimb), un sistema elettrico non invadente multicanale di stimolo del muscolo (come il FES utilizzato nello studio presente) e un approccio non invadente novello di stimolo del midollo spinale. In questa configurazione definitiva, questa piattaforma di WAP comprenderà insieme tutte queste tecnologie per massimizzare il ripristino neurologico e funzionale nel più breve tempo possibile, senza il bisogno di tutta la procedura dilagante.

Secondo Dott. Nicolelis:

Non c'è richiamo d'argento per trattare le lesioni del midollo spinale. Sempre più, guarda come dobbiamo applicare simultaneamente le tecniche multiple per raggiungere i migliori risultati di neurorehabilitation. In questo contesto, è egualmente di importanza fondamentale da considerare l'avvenimento di plasticità corticale come componente importante nella progettazione del nostro approccio di ripristino.„

Sorgente:

À Pesquisa di Associação Alberto Santos Dumont para Apoio

Riferimento del giornale:

Shokur, S. et al. (2019) non invadente, a stimolo elettrico funzionale controllato a cervello per ripristino di locomozione in persone con paraplegia. Rapporti scientifici. doi.org/10.1038/s41598-019-43041-9