当一个人有一个中风发生了什么?

中风是一种脑损伤,是越来越普遍,因为人活得更长。中风发生在大脑中的血管阻塞或开始流血。在这两种情况下,大脑的某些部分没有得到他们需要的血液供应,从而导致严重的脑损伤。中风后,重要的是,病人立即去医院。医生有时可以帮助病人恢复的一些脑损伤后几天内中风。然而,即使住院治疗,许多患者有严重的,长期的脑损伤,需要广泛的治疗。

大脑包含两个部分,称为左和右半球。中风通常只影响一个半球,所以一些中风幸存者无法移动身体的左边或者右边。在严重的情况下,病人的胳膊和腿在左边或右边可能完全瘫痪。在许多病情较轻的病例中,患者只有麻烦胳膊或腿上(不)和可以执行几乎所有的正常运动。中风会导致另一个问题痉挛状态。这意味着一些肌肉过于紧张。病人可能会疼痛,难以移动,意想不到的动作,和其他问题。

通过运动可以导致许多挑战困难。中风幸存者可能无法工作或享受自己喜欢的运动或爱好。他们需要朋友和家人的帮助,他们可能已经从失去了工作和财务困境成本的治疗和护理。有些中风幸存者不舒服被公开,因为他们认为人们会取笑他们关于他们的残疾。这些只是一些原因我们需要最好的方法和技术来帮助中风患者恢复能力。

BCI技术如何被用来治疗中风患者?

想象一个中风病人不再能够移动一只手。治疗中风患者,治疗师经常问病人想象或尝试某些种类的手的动作。在几十个疗程,这有助于大脑重新学习如何控制影响的手。测量称为脑电图(EEG)已经使用多年来测量大脑的电活动(1]。这个技术使用的小金属圆盘电极,这是放置在头部。大脑的脑电图可以告诉我们哪些区域是活跃的。例如,通过将电极在大脑区域负责运动和感觉,我们可以研究大脑活动,当一个人移动或感觉的感觉。

可以结合脑电图脑机接口(BCI)创建一个新类型的中风治疗。BCI是一个系统,它可以提供关于大脑的实时反馈活动的人接受治疗。BCI系统可以检测到当病人想象正确的手部运动,可以让病人知道这些运动是正确的。例如,如果病人想象左手运动,然后一个卡通手在监视器上可能会模仿,运动,而肌肉刺激器帮助左手移动。这样,病人只有得到奖励的反馈系统在执行正确想象运动。看到一个卡通手移动,同时感觉自己的双手移动可以帮助激发病人和鼓励他们的大脑重新学习运动功能。

许多其他类型的BCIs开发(2- - - - - -5]。使用bci在中风后疗法可能会导致增加大脑可塑性,这意味着大脑可以创建新连接,帮助其学习再次执行某些功能,如移动的手没有痉挛或其他困难。

测试BCI在中风患者

我们问51病人参与我们的研究。这些患者61岁,平均而言,他们中风前平均37个月。一些人认为患者中风比12个月前可能不会改善,但是我们猜测。

前两职前评估患者参与治疗。在预评估,我们进行了测试,研究每个病人的运动技能和其他因素。预评估是在两个不同天,相隔1个月,以确保我们有一个好的理解能力的病人在治疗之前。然后,患者参加了25到31 BCI疗程临床医学家。每个会话持续了约1 h,大多数病人每周做2次(图1)。之后,我们做了三个post-assessments研究每个病人如何改变。第一个post-assessment后立即做最后的治疗,和其他post-assessments 1和6个月后完成。

我们测量的是什么?

我们研究了BCI疗法通过测量三个独立的影响因素:BCI的准确;大脑活动;和运动。

BCI的准确性是一种方法来衡量每个病人的参与运动图像的任务。BCI精度高表明病人关注任务和想象动作正确。如果病人不想象任何运动,然后BCI准确性将在50%左右。因此,低精度可能表明,病人不参与或不想象动作正确。治疗师可能会教练耐心帮助他或她改善BCI精度(图2一个)。

大脑的活动测量在BCI疗法。通常,在治疗早期,大脑的运动区域不是有效地一起工作。在几周的治疗,我们经常看到运动变得更加活跃的大脑区域(图2 b)。的颜色图2 b表明大脑活动在不同频率区域对运动很重要。轴表示在每个试验;领域进一步向右显示后次审判。y轴反映了不同的频率。较低的区域图较低频率(希腊字母μ)和较高的区域图的更高频率(希腊字母β)。

最重要的BCI治疗是帮助患者恢复的影响运动。图3一显示一个治疗师和科学家使用的工具来测试他们的手和手腕运动,称为9洞高尔夫挂钩的测试,因为病人必须捡起九个小挂钩,把它们分成九个小洞。我们问病人双手来执行这个测试在整个治疗过程中几次,我们跟踪的时间把他们完成测试。如果BCI治疗帮助患者重获运动能力,我们看到减少病人的时间完成这个测试的疗程(图3 b)。

我们从中学到了什么研究?

我们使用许多测试除了9洞高尔夫挂钩测试测量疼痛、痉挛状态,集中,记忆,以及患者可以执行不同的动作,也没有帮助。一些测试仅仅是调查问卷,询问日常活动,如病人是否能穿上一件t恤没有帮助。我们与每个病人18进行测试,和更高的综合测试成绩显示更大的改进在这些测试(图3 c)。我们的研究结果表明,BCI疗法帮助大多数患者重获运动能力和/或减少他们的手和手臂痉挛状态。我们发现病人的治疗更有效实现超过80%的准确率。BCI治疗甚至工作多年后病人的中风。一个病人中风后参加了31年而且还提高了!我们的研究结果告诉我们,BCI治疗帮助患者的大脑学习如何更好地控制他们的动作。

到目前为止,我们的工作都集中在康复的胳膊和手。在未来,我们将使用BCI治疗中风患者影响的腿,改善步行速度。中风可以强烈影响人们在许多方面,因此有一种强烈的需要探索新的方法来帮助他们康复。额外的研发团体和其他组织,我们希望开发出更好的治疗方法和设备,这样病人可以再次执行运动工作,娱乐,社交活动,日常生活活动。

术语表

半球:↑左右大脑的一半。左脑控制运动身体的右侧,反之亦然。

痉挛状态:↑这种疾病可以包括痉挛(不自主运动),或紧绷的肌肉僵硬、疼痛,反射亢进。人可能有困难的姿势,走路,典型的日常活动,和其他运动。

Electroence-Phalogram (EEG):↑测量大脑的自然产生的电活动,获得使用置于头部的电极。

电极:↑小的传感器,探测大脑活动。脑电图电极通常小,金属磁盘安装在一顶帽子,不穿透皮肤也不会引起疼痛。

脑机接口(BCI):↑系统采用直接测量大脑活动提供实时通信和控制。大多数BCIs使用脑电图测量大脑活动。

运动机能:↑身体的移动部分的能力。

大脑可塑性:↑大脑的非凡的能力改变自己适应新的信息和情况,如治疗。这种能力可以帮助人们从中风和其他的伤病中恢复过来。

的利益冲突

系统用于治疗叫做recoveriX,是由一家名为g。侦探在奥地利。CG g.tec的首席执行官。MS-R、WC和RO g.tec的员工。

其余作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

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原始的文章

↑Sebastian-Romagosa, M。曹,W。Ortner, R。Murovec, N。,冯·Oertzen T。Kamada, K。,等。2020。大脑计算机接口的上肢运动康复治疗中风患者的可行性研究。前面。>。14:591435。doi: 10.3389 / fnins.2020.591435

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引用

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[2]↑贵港市,C。Spataro, R。艾莉森,B。Heilinger,。Ortner, R。曹,W。,等。2018。如何完全闭锁与脑机接口通信的人吗?前面。年轻人24。doi: 10.3389 / frym.2018.00024

[3]↑南,c . S。Nijholt,。乐天,f (Eds)。2018年。脑-机接口手册:技术和理论的进步。纽约:CRC出版社。

[4]↑诺瓦克,D。Sigrist, R。不懂,r . 2019。脑机接口2016 cybathlon赛车。前面。年轻人7:87。doi: 10.3389 / frym.2019.00087

[5]↑沃尔波,j . R。,沃尔波e . w . (Eds)。2012年。脑-机接口:原则和实践。牛津:牛津大学出版社。