Многие люди, перенесшие инсульт, имеют определенные двигательные нарушения, даже после терапии, проводимой лучшими специалистами и методами. Новые способы повышения эффективности терапии инсульта могут помочь людям восстанавливаться более эффективно. Несколько исследовательских групп разработали системы интерфейса мозг-компьютер (BCI), которые могут измерять с помощью регистрации мозговой активности состояние, когда пациент, перенесший инсульт, представляет себе движение руки. Мы разработали BCI, который использовал мозговую активность каждого пациента для управления нейромышечным стимулятором и монитором во время терапии. Во время терапии пациенты получали обратную связь, когда они правильно представляли себе движение. Мы протестировали 51 пациента, некоторые из которых перенесли инсульт много лет назад. По результатам стандартизированных тестов, состояние 49 пациентов улучшилось после терапии. Таким образом, терапия на основе BCI может помочь некоторым пациентам, перенесшим инсульт. Мы считаем, что в ближайшие несколько лет произойдет дальнейший прогресс, который приведет к более эффективным методам лечения с использованием BCI.
Инсульт – это вид повреждения головного мозга, который становится все более распространенным, поскольку люди живут дольше. Инсульт происходит, когда кровеносный сосуд в мозге блокируется или начинает кровоточить. В любом случае некоторые участки мозга не получают необходимого кровоснабжения, что может привести к серьезному повреждению мозга. После инсульта важно, чтобы пациент был немедленно доставлен в больницу. Врачи иногда могут помочь пациентам оправиться от некоторых повреждений мозга в течение нескольких дней после инсульта. Однако даже при стационарном лечении многие пациенты имеют серьезные, длительные повреждения мозга и нуждаются в длительной терапии.
ОТКРОЙТЕ СВОЙ СОБСТВЕННЫЙ ЦЕНТР RECOVERIX
Мозг состоит из двух половин, называемых левым и правым полушариями. Обычно при инсульте поражается только одно полушарие, поэтому некоторые люди, пережившие инсульт, испытывают трудности с движением левой или правой стороны тела. В тяжелых случаях рука и нога пациента с левой или правой стороны могут быть полностью парализованы. Во многих более легких случаях пациенты испытывают трудности только с одной рукой или ногой (не с обеими) и могут нормально выполнять почти все движения. Инсульт может вызвать еще одну проблему, называемую спастичностью. Это означает, что некоторые мышцы слишком напряжены. Пациенты могут испытывать боль, затруднения при движении, непреднамеренные движения и другие проблемы.
Трудности с передвижением могут привести к множеству проблем. Люди, пережившие инсульт, могут не иметь возможности работать или заниматься любимыми видами спорта или хобби. Им может понадобиться помощь друзей и родственников, а также могут появиться финансовые проблемы, связанные с потерей работы и расходами на лечение и уход. Некоторые люди, пережившие инсульт, чувствуют себя неловко на людях, потому что думают, что люди будут дразнить их из-за их инвалидности. Это лишь некоторые причины, по которым нам необходимы наилучшие подходы и технологии, чтобы помочь пациентам, перенесшим инсульт, восстановить способность двигаться.
Представьте себе пациента, перенесшего инсульт, который больше не может двигать одной рукой. Для лечения пациентов, перенесших инсульт, терапевты часто просят пациента представить или попытаться выполнить определенные движения рукой. В течение десятков сеансов терапии это помогает мозгу заново научиться управлять пораженной рукой. Для измерения электрической активности мозга уже много лет используется электроэнцефалограмма (ЭЭГ) [4]. В этом методе используются маленькие металлические диски, называемые электродами, которые помещаются на голову. ЭЭГ может сказать нам, какие области мозга активны. Например, поместив электроды на участки мозга, отвечающие за движение и ощущения, мы можем изучить активность мозга, которая происходит, когда человек двигается или испытывает какие-либо ощущения.
ЭЭГ может быть объединена с интерфейсом мозг-компьютер (BCI) для создания нового вида терапии инсульта. BCI – это система, которая может в реальном времени предоставлять обратную связь об активности мозга человеку, получающему терапию. Система BCI может определять, когда пациенты представляют себе правильные движения рук, и сообщать пациентам о правильности этих движений. Например, если пациент представляет себе движение левой руки, то мультяшная рука на мониторе может имитировать это движение, а мышечный стимулятор помогает левой руке двигаться. Таким образом, пациент получает поощрительную обратную связь от системы только при правильном выполнении воображаемого движения. Видеть, как двигается мультяшная рука, и одновременно чувствовать, как двигаются их собственные руки, может помочь мотивировать пациентов и стимулировать их мозг к повторному обучению двигательным функциям.
Мы попросили 51 пациента принять участие в нашем исследовании. Возраст этих пациентов составлял в среднем 61 год, а инсульт у них случился в среднем за 37 месяцев до начала исследования. Некоторые люди считают, что состояние пациентов, перенесших инсульт более 12 месяцев назад, скорее всего, не улучшится, но мы предположили обратное.
ЗАКАЗАТЬ ПРОЦЕДУРУ ВОССТАНОВЛЕНИЯ
Перед началом терапии пациенты прошли два предварительных обследования. В ходе предварительных обследований мы проводили тесты для изучения двигательных навыков каждого пациента и других факторов. Предварительная оценка проводилась в два разных дня с разницей в один месяц, чтобы убедиться, что мы хорошо понимаем способности пациентов до начала терапии. Затем пациенты участвовали в 25-31 сеансе BCI-терапии с лицензированным терапевтом. Каждый сеанс длился около 1 часа, и большинство пациентов проходили 2 сеанса в неделю (рис. 1). После этого мы провели три пост-оценки, чтобы изучить, как изменился каждый пациент. Первый пост-оценка проводилась сразу после последнего сеанса терапии, а другие пост-оценки проводились через один и шесть месяцев.
Мы исследовали влияние терапии BCI путем измерения трех отдельных факторов:
КУПИТЬ RECOVERIX ДЛЯ ВАШЕЙ БОЛЬНИЦЫ
Точность BCI – это способ измерения вовлеченности каждого пациента в выполнение задач по созданию двигательных образов. Высокая точность BCI указывает на то, что пациент уделяет внимание заданиям и правильно представляет себе движения. Если пациент не представляет себе никаких движений, то точность BCI будет составлять около 50%. Поэтому низкая точность может указывать на то, что пациент не участвует в процессе или неправильно представляет себе движения. В этом случае терапевт может обучить пациента, чтобы помочь ему или ей повысить точность BCI (рис. 2A).
Рисунок 2 – (A) Точность BCI по результатам сеансов терапии с 1 по 31 для одного пациента. Сначала точность BCI при классификации левосторонних и правосторонних движений составляла 65%. Точность улучшалась с дополнительными сеансами терапии и достигла 100% на сеансе 25. (B) Активация мозга до и после 31 сеанса терапии с использованием BCI. Белый цвет до терапии указывает на отсутствие активации мозга для движений кисти и пальцев, в то время как красный цвет после терапии указывает на большую активацию мозга. C3 – это название позиции электрода над областью мозга, отвечающей за движение правой руки.
Активность мозга измеряется на протяжении всей терапии BCI. Обычно на первых сеансах терапии двигательные области мозга работают неэффективно. В течение нескольких недель терапии мы часто видим, что двигательные области мозга становятся гораздо более активными (рис. 2B). Цвета на рисунке 2B показывают активацию мозга на разных частотах в областях, важных для движения. Ось x указывает на время в каждом испытании; области, расположенные дальше справа, указывают на более поздние периоды испытания. Ось y отражает различные частоты. Нижние области графика – это более низкие частоты (обозначены греческой буквой mu), а верхние области графика – более высокие частоты (обозначены греческой буквой beta).
You are currently viewing a placeholder content from Youtube. To access the actual content, click the button below. Please note that doing so will share data with third-party providers.
Наиболее важным эффектом терапии BCI является помощь пациентам в восстановлении движений. На рисунке 3А показан инструмент, который терапевты и ученые используют для проверки движений запястья и кисти руки. Он называется “Тест с девятью колышками”, поскольку пациент должен взять девять маленьких колышков и вставить их в девять маленьких отверстий. Мы просили пациентов выполнить этот тест обеими руками несколько раз в течение всего процесса терапии и отслеживали время, затраченное на выполнение теста. Если терапия BCI помогала пациенту восстановить движения, мы наблюдали уменьшение времени, которое требовалось пациенту для выполнения этого теста в течение всего курса терапии (рис. 3B).
Рисунок 3 – (A) Тест с девятью колышками может быть использован для проверки движения запястья и кисти. (B) Результаты, показывающие улучшение движения руки одного пациента во время терапии BCI. Время выполнения задания пораженной (правой) рукой уменьшилось с 7 минут 26 секунд в начале терапии до 1 минуты 14 секунд после 28 процедур. (C) Сводка всех тестов на двигательные функции, объединенных для всех пациентов. Если столбик выше нуля, то после терапии движения улучшились. У 49 пациентов наблюдалось улучшение, и только у 2 пациентов движение снизилось (у одного был еще один инсульт, а другой не обращал внимания).
Мы использовали множество тестов в дополнение к тесту с девятью отверстиями для измерения боли, спастичности, концентрации внимания, памяти и того, насколько хорошо пациенты могут выполнять различные движения с помощью и без помощи. Некоторые тесты были просто анкетами, в которых спрашивалось о повседневной деятельности, например, может ли пациент надеть футболку без посторонней помощи. Мы провели 18 тестов с каждым пациентом, и более высокий суммарный результат тестов свидетельствовал о большем улучшении в этих тестах (рис. 3C). Наши результаты показали, что терапия BCI помогла большинству пациентов восстановить движения и/или уменьшить спастичность кистей и рук. Мы обнаружили, что терапия лучше работает для пациентов, которые достигают более 80% точности. Терапия BCI помогла даже спустя много лет после инсульта. Один пациент участвовал в исследовании спустя 31 год после инсульта, и его состояние все еще улучшалось! Результаты показали, что терапия BCI помогла мозгу пациентов научиться лучше контролировать свои движения.
Эта статья была опубликована в журнале Frontiers For Young Minds, 1 октября 2021 года.