Выжившие после инсульта, которые перестали получать пользу от традиционной реабилитации, получили клинически значимые движения рук и контроль с помощью внешнего роботизированного устройства, работающего от собственного мозга пациента.
Результаты клинического исследования были описаны в журнале NeuroImage: Clinical.
Хосе Луис Контрерас-Видаль, директор Лаборатории неинвазивных систем мозгового машинного интерфейса в Университете Хьюстона, сказал, что тестирование показало, что большинство пациентов сохраняли преимущества в течение как минимум двух месяцев после завершения сеансов терапии, что предполагает потенциал для долгосрочного улучшения. Он также является заслуженным профессором электротехники и вычислительной техники Хью Роя и Лилли Кранц Каллен.
Испытание включало обучение переживших инсульт с ограниченным движением в одной руке, чтобы использовать интерфейс мозг-машина (ИМТ), компьютерную программу, которая фиксирует активность мозга для определения намерений субъекта, а затем запускает экзоскелет или роботизированное устройство, прикрепленное к пораженной руке. двигаться в ответ на эти намерения. Устройство не двигалось бы, если бы намерение не было обнаружено, что позволяло испытуемым продолжать заниматься упражнением.
По словам Контрерас-Видаль, соруководителя исследования и пионера в области неинвазивных систем ИМТ, использование робототехники в реабилитации не ново. Но упражнения с помощью роботов обычно не привлекают пользователя, что имеет решающее значение для использования пластичности мозга, позволяющей пациентам заново учиться движениям.
"Этот проект гарантирует, что мозг задействован," он сказал. "Мы знаем, что если рука движется, это потому, что они приказывают ей двигаться. Это очень мощная концепция."
Путем тестирования субъектов в течение периода времени до начала исследования исследователи смогли убедиться, что любые изменения или улучшения были связаны с вмешательством. Исследователи сообщили, что помимо улучшения движений рук, испытуемые также улучшили использование рук.
"Это новый способ измерения того, что происходит в мозге в ответ на терапевтическое вмешательство," сказал доктор. Джерард Франциско, профессор и заведующий кафедрой физической медицины и реабилитации в Медицинской школе Макговерна в Центре медицинских наук Техасского университета в Хьюстоне и соруководитель исследования. "Это исследование показало, что определенные типы вмешательства, в данном случае с использованием верхнего робота, могут вызвать у определенных частей мозга развитие намерения двигаться. В будущем это означает, что мы можем расширить существующие программы терапии, уделяя больше внимания важности задействования определенных частей мозга, которые могут усилить реакцию на терапию."
Испытание проводилось в TIRR Memorial Hermann, где Франциско является главным врачом и директором Исследовательского центра NeuroRecovery. Проект был результатом сотрудничества между UH, UTHealth, TIRR Memorial Hermann, Хьюстонским методистским исследовательским институтом и Университетом Райса.
Помимо Франсиско и Контрерас-Видаля, который также является директором BRAIN Center, Института совместных исследований промышленности и университетов NSF, в проекте участвовали исследователи Никундж А. Бхагат и Захари Эрнандес с UH; Нурай Йозбатиран и Рупа Паранджапе с UTHealth; Доктор. Зафер Кесер, ранее работавший в UTHealth; Дженнифер Л. Салливан, Колин Лоузи и один из главных следователей Марсия К. О’Мэлли с рисом; и доктор. Роберт Гроссман из Хьюстонского методистского исследовательского института. О’Мэлли также является директором инженерной реабилитации в TIRR Memorial Hermann.
"Те из нас, кто изучал мозг в течение стольких лет, ожидали, что его возможности в сочетании с робототехникой и интерфейсом мозг-машина могут принести невообразимые преимущества выжившим после инсульта и другим пациентам с травмами головного мозга," сказал Гроссман, профессор нейрохирургии в Houston Methodist. "Это исследование – только начало того, что станет возможным для лечения инсульта, травм спинного мозга и других черепно-мозговых травм в будущем."
Испытание длилось несколько лет, отчасти потому, что потребовалось время, чтобы найти субъектов, которые соответствовали критериям, были заинтересованы в участии и были способны выделить необходимое время. В конечном итоге было зачислено 10 субъектов в возрасте от 41 до 71 года.
Терапия проходила три раза в неделю в течение четырех недель. Заключительное контрольное тестирование было проведено через два месяца после окончания терапии, и Контрерас-Видаль сказал, что неясно, сохранятся ли преимущества в долгосрочной перспективе.
Это приводит к продолжающемуся проекту – Контрерас-Видаль получил грант Национального научного фонда на разработку недорогой системы, которая позволила бы людям продолжать лечение дома.
"Если мы сможем отправить их домой с устройством, они смогут использовать его всю жизнь," он сказал.