Материалы конференции (скачать)

Об эффективности интеграции реабилитационного устройства на основе нейроинтерфейса и нейростимуляции спинного мозга в реабилитации пациентов с нарушением функции движения верхней конечности вследствие неврологических нарушений

Шандыбина Н. 1, Ананьев С.1, Алиев А.2, Шальмиев И.2, Козырева С.2, Аверкиев М.3, Буланов В.3, Потанцев Ю.4, Лавров И.5, Герасименко Ю.1, Мошонкина Т.1, Лебедев М.6

1 ИФ РАН, Санкт-Петербург, Россия;

2 OOO Эйрмед, Санкт-Петербург, Россия;

3 ООО "Вайбрейнт Рус", Москва, Россия;

4 ООО "АйТи Юниверс", Москва, Россия;

5 Mayo Clinic, Rochester, США;

6 Центр нейробиологии и нейрореабилитации имени В. Зельмана, Сколковский институт науки и технологий, Москва, Россия

 

Миллионы людей во всем мире страдают от нарушений, вызванных травмами и болезнями головного и спинного мозга. Сочетание технологий нейроинтерфейсов и нейромодуляции — это новый подход, способный революционизировать лечение этих нарушений. В этом исследовании мы опробовали, насколько эффективной окажется методика, в которой пациент с травмой спинного мозга сначала проходит процедуру стимуляции спинного мозга, а затем участвует в реабилитационной сессии с применением нейротренажера, работающего на принципе P300, декодирующем зрительно-моторную трансформацию и использующим ассистивный робот, перемещающий руку, и виртуальную реальность. Все здоровые испытуемые оказались способны совмещать эти две методики без каких-либо нежелательных эффектов; исследования на пациентах с травмой спинного мозга продолжаются. Два метода были также системно интегрированы, и в будущем, по завершению данной работы, нейроинтерфейс будет способен управлять параметрами стимуляции. Мы предлагаем такие интегрированные системы в качестве нового подхода к нейрореабилитации.

Ключевые слова: нейроинтерфейс, нейромодуляция, стимуляция спинного мозга, P300, зрительно-моторная трансформация.

Список литературы:

1. Мошонкина Т.Р., Погольская М.А., Виноградская З.В., Лихачева П.К., Герасименко Ю.П. Чрескожная электрическая стимуляция спинного мозга в двигательной реабилитации пациентов с травмой спинного мозга // Интегративная физиология. – 2020. – Т. 1(4). - C. 351–365
2. Савенкова А.А., Сарана А.М., Щербак С.Г., Герасименко Ю.П., Мошонкина Т.Р. Неинвазивная электрическая стимуляция спинного мозга в комплексной реабилитации больных со спинномозговой травмой // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. – 2019.- Т. 96(5). - C. 11-18.
3. Hofstoetter U.S., Hofer C., Kern H., Danner S.M., Mayr W., Dimitrijevic M.R, Minassian K. Effects of transcutaneous spinal cord stimulation on voluntary locomotor activity in an incomplete spinal cord injured individual // Biomedical Engineering/Biomedizinische Technik. - 2013.- 58.- (SI-1-Track-A).
4. Moshonkina T. R., Shapkova E. Yu, Sukhotina I. A., Emeljannikov D. V., Gerasimenko Yu P. Effect of combination of non-invasive spinal cord electrical stimulation and serotonin receptor activation in patients with chronic spinal cord lesion // Bulletin of experimental biology and medicine 161. - 2016.- No. 6. - P. 749-754.
5. Sayenko D.G., Rath M., Ferguson A.R., Burdick J.W., Havton L.A., Edgerton V.R., Gerasimenko Y.P. Self-assisted standing enabled by non-invasive spinal stimulation after spinal cord injury // Journal of neurotrauma. - 2019.- Vol. 36(9). - P. 1435-1450.

 

On the effectiveness of integration of a rehabilitation device based on a neurointerface and neurostimulation of the spinal cord in the rehabilitation of patients with impaired upper limb movement due to neurological disorders

Shandybina N. 1, Ananyev S.1, Aliev А.2, Shalmiev I.2, Kozureva S.2, Averkiev M.3, Bulanov V.3, Potantsev Yu.4, Lavrov I.5, Gerasimenko Yu.1, Moshonkina T.1, Lebedev M.6

1 Pavlov Institute of Physiology RAS, St-Petersburg, Russia;

2 LLC Airmed, St-Petersburg, Russia;

3 LLC " VIBRAINT Rus", Moscow, Russia;

4 LLC "IT Universe", Moscow, Russia;

5 Mayo Clinic, Rochester, MN, USA;

6 Neurobilogy and neurorehabilitation centre named after V. Zelman, Skolkovo Institute of Science and Technology, Moscow, Russia

 

Millions of people around the world suffer from disorders caused by injuries and diseases of the brain and spinal cord. The combination of brain-computer interfaces and neuromodulation technologies is a new approach that could revolutionize the treatment of these disorders. In this study, we tested the effectiveness of a technique in which a patient with a spinal cord injury first undergoes spinal cord stimulation and then participates in a rehabilitation session using a brain-computer interface based on the P300 principle, which decodes visual-motor transformation and uses an assistive robot that moves the patient’s arm, and virtual reality. All healthy participants of the study were able to combine these two techniques without any undesirable effects; studies on patients with spinal cord injury are ongoing. System integration of the two methods has been already performed, and in the future, upon completion of this work, the neural interface will be able to control the stimulation parameters. We propose such integrated systems as a new approach to neurorehabilitation.

Key words: brain-computer interface, neuromodulation, spinal cord stimulation, spinal cord trauma, P300, visuomotor transformation.