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La stimulation musculaire non invasive contrôlée par le cerveau permet aux paraplégiques chroniques de marcher

La stimulation musculaire non invasive contrôlée par le cerveau permet aux paraplégiques chroniques de marcher

Le protocole de neuroréhabilitation en boucle fermée non invasif: I) EEG: électroencéphalographie, enregistrement cérébral non invasif. II) Interface cerveau-machine: décodage en temps réel des intentions du moteur. III) Les muscles de la jambe gauche ou droit sont stimulés pour déclencher le pas. IV) sFES: stimulation électrique fonctionnelle de surface de 16 muscles des membres inférieurs, 8 dans chaque jambe. V) Détection de la trajectoire de la jambe du patient et correction en temps réel de l'amplitude de la stimulation. VI) Le sujet reçoit un retour haptique sur les avant-bras représentant le balancement des jambes et le neurofeedback visuel (détection en temps réel des signaux du cerveau). Crédit: Projet Walk Again – Associação Alberto Santos Dumont para Apoio à Pesquisa

Dans le cadre d’une autre percée clinique majeure du projet Walk Again, un consortium international à but non lucratif visant à développer de nouveaux protocoles, technologies et thérapies de neurorééducation, pour les lésions de la moelle épinière, deux patients atteints de paraplégie ont retrouvé la capacité de marcher avec une assistance minimale, via un système totalement non invasif. interface cerveau-machine qui ne nécessite pas l'utilisation d'une procédure chirurgicale invasive de la moelle épinière. Les résultats de cette étude ont été publiés dans le numéro du 1 er mai de Rapports scientifiques.

Les deux patients avec paraplégie (AIS C) a utilisé sa propre activité cérébrale pour contrôler la délivrance d'impulsions électriques à un total de 16 muscles (huit dans chaque jambe), leur permettant ainsi de produire une marche plus physiologique que les efforts précédents, ne nécessitant qu'un marcheur classique et un poids corporel système de support. Globalement, les deux patients ont été en mesure de produire plus de 4 500 étapes avec cette nouvelle technologie, qui associe une interface non invasive cerveau-machine basée sur un EEG à 16 canaux pour contrôler un système de stimulation électrique fonctionnel (FES) multicanal. Le système est conçu pour produire un modèle de démarche beaucoup plus lisse que les méthodes précédentes.

"Ce qui nous a surpris, c’est qu’en plus de permettre à ces patients de marcher avec peu d’aide, l’un d’eux affichait une nette amélioration motrice grâce à la nouvelle approche. Les patients avaient besoin d’environ 25 séances pour maîtriser la formation avant de pouvoir marcher avec cet appareil. , "a déclaré Solaiman Shokur, l'un des auteurs de l'étude.

Les deux patients qui utilisaient cette nouvelle approche de réadaptation avaient déjà participé à l’étude de neuroréhabilitation à long terme réalisée à l’aide du protocole WANR (Walk Again Project Neurorehabilitation). Comme indiqué dans une publication récente de la même équipe (Shokur et al., PLoS One, Nov. 2018), les sept patients qui ont participé à ce protocole pendant 28 mois ont amélioré leur état clinique après une paraplégie complète (AIS A ou B, ce qui signifie aucune fonction motrice inférieure au niveau de la lésion, selon la classification ASIA). paraplégie partielle (AIS C, récupération partielle de l’acuité sensorielle et la fonction motrice en dessous du niveau de blessure). Cette récupération neurologique importante comprenait des améliorations cliniques majeures de la discrimination sensorielle (tactile, nociception, vibration et pression), un contrôle moteur volontaire des muscles de l'abdomen et des jambes et des gains importants en matière de contrôle autonome, tels que la vessie, l'intestin et les fonctions sexuelles.

"Les deux dernières études publiées par le projet Walk Again indiquent clairement qu'une récupération neurologique et fonctionnelle partielle peut être induite chez les patients atteints de lésion médullaire chronique en combinant plusieurs technologies non invasives basées sur le concept d'utilisation d'une interface cerveau-machine différents types d'actionneurs, tels que les avatars virtuels, les marcheurs robotiques ou les appareils de stimulation musculaire, pour permettre la participation totale des patients à leur propre routine de rééducation ", a déclaré Miguel Nicolelis, directeur scientifique du projet Walk Again et l'un des auteurs de l'étude.

Dans un rapport récent d'un autre groupe, un patient AIS C et deux patients AIS D ont été en mesure de marcher à l'aide d'une méthode invasive de stimulation électrique de la moelle épinière, nécessitant une intervention chirurgicale de la colonne vertébrale. En revanche, dans la présente étude, deux patients AIS C et un troisième sujet AIS B ont pu retrouver un degré significatif de marche autonome sans recourir à de tels traitements invasifs. Au lieu de cela, ces patients ont uniquement reçu des schémas de stimulation électrique délivrés à la surface de la peau de leurs jambes, de sorte qu'un total de huit muscles de chaque membre puisse être stimulé électriquement dans une séquence physiologiquement précise. Cela a été fait afin de produire un schéma de locomotion plus lisse et plus naturel.

"La mise au point d'un contrôleur à boucle fermée qui permettait de corriger en temps réel la marche des patients, en tenant compte de la fatigue musculaire et des perturbations externes, était cruciale pour la réalisation d'une trajectoire de marche prédéfinie. Un autre élément majeur de notre approche L’utilisation d’un écran haptique portable pour fournir un retour tactile aux avant-bras des patients afin de leur fournir une source continue de retour proprioceptif liés à leur marche ", a déclaré Solaiman Shokur.

Pour contrôler le schéma de stimulation musculaire électrique dans chaque jambe, ces patients ont utilisé une interface cerveau-machine basée sur EEG. Dans cette configuration, les patients ont appris à alterner la génération de l'activité "d'imagerie motrice pas à pas" dans leurs cortex moteurs droit et gauche, afin de créer des mouvements alternés de leurs jambes gauche et droite.

Selon les auteurs, les patients présentaient non seulement "moins de dépendance vis-à-vis de l'aide à la marche, mais aussi une récupération neurologique partielle, avec des taux substantiels d'amélioration de la motricité chez l'un d'entre eux". L'amélioration du contrôle moteur chez ce dernier patient AIS C était de neuf points dans le score moteur des membres inférieurs (LEMS), ce qui était comparable à celui observé avec la stimulation invasive de la moelle épinière.

Sur la base des résultats obtenus au cours des cinq dernières années, le WAP a maintenant l’intention de combiner tous ses outils de neurorééducation en une seule plate-forme intégrée et non invasive pour traiter les patients souffrant de lésions de la moelle épinière. Cette plateforme permettra les patients commencer l’entraînement peu de temps après la blessure. Il permettra également l’utilisation d’une interface multidimensionnelle intégrée cerveau-machine capable de contrôler simultanément des actionneurs virtuels et robotiques (comme un acteur inférieur). exosquelette), un système de stimulation musculaire électrique non invasif multicanal (comme le FES utilisé dans la présente étude) et une nouvelle approche de stimulation de la moelle épinière non invasive. Dans cette configuration finale, cette plate-forme WAP intégrera toutes ces technologies afin de maximiser la récupération neurologique et fonctionnelle dans les plus brefs délais, sans recourir à une procédure invasive.

Selon le Dr Nicolelis, "il n’ya pas de solution miracle à traiter lésions de la moelle épinière. De plus en plus, il semble que nous devions mettre en œuvre plusieurs techniques simultanément pour obtenir le meilleur neuroréhabilitation résultats. Dans ce contexte, il est également impératif de considérer la survenue d'une plasticité corticale comme un élément majeur de la planification de notre approche de réadaptation. "


De lésion de la moelle épinière à la récupération


Plus d'information:
Aurelie Selfslagh et al, Stimulation électrique fonctionnelle non invasive, à contrôle cérébral, pour la rééducation de la locomotion chez les personnes atteintes de paraplégie, Rapports scientifiques (2019). DOI: 10.1038 / s41598-019-43041-9

Fourni par
Associação Alberto Santos Dumont pour adultes à Pesquisa

Citation:
                                                 La stimulation musculaire non invasive contrôlée par le cerveau permet aux paraplégiques chroniques de marcher (15 mai 2019)
                                                 récupéré le 15 mai 2019
                                                 sur https://medicalxpress.com/news/2019-05-brain-controlled-non-invasive-muscle-chronic-paraplegics.html

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