Μελέτη των νευρωνικών κυκλωμάτων του εγκεφάλου σε ασθενείς με κάκωση νωτιαίου μυελού
Authors: Αθανασίου Αλκίνοος 
Published: September 2021

Ο τραυματισμός των ανιόντων και κατιόντων νευρικών οδών, που προκαλείται από τη κάκωση του νωτιαίου μυελού (ΚΝΜ), ζημιώνει την αμοιβαία επικοινωνία του κεντρικού και του περιφερικού νευρικού συστήματος. Η πλήρης ή ατελής ΚΝΜ ευθύνεται για κινητική, αισθητική και αυτονομική βλάβη μακράς διάρκειας η οποία μπορεί να ποικίλει ως προς το βαθμό βαρύτητας και συχνά οδηγεί σε μη αναστρέψιμη αναπηρία. Οι αλλαγές στην οργάνωση και τη δομή του εγκεφάλου σχετιζόμενες με ΚΝΜ έχουν συχνά συσχετιστεί με διαφορές στην πρόγνωση. Οι αλλαγές στη λειτουργική συνδεσιμότητα θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ως βιοδείκτες του τραυματισμού. Οι περισσότερες μελέτες λειτουργικής συνδεσιμότητας μετά από ΚΝΜ επικεντρώθηκαν στη χρόνια πλήρη κάκωση ή σε δραστηριότητα ηρεμίας. Επιπλέον, οι ασθενείς με ΚΝΜ έχουν αρχίσει να επωφελούνται όλο και περισσότερο από την βοηθητική ρομποτική τεχνολογία. Το πεδίο των διεπαφών υπολογιστή-εγκεφάλου (ΔΥΕ) έχει αρχίσει να αναπτύσσει ώριμες βοηθητικές εφαρμογές για ασθενείς με ΚΝΜ. Παρ’ όλα αυτά, οι μη επεμβατικές ΔΥΕ εξακολουθούν να στερούνται ελέγχου ακριβείας εξωτερικών συσκευών πολλών βαθμών ελευθερίας. Στη μελέτη μας στρατολογήθηκαν δέκα δεξιόχειρες ασθενείς με ατελή ΚΝΜ (ένας με πλήρη) και δέκα υγιείς μάρτυρες αντίστοιχου ηλικίας και φύλου. Πραγματοποίησαν πολλαπλές κλάσεις οπτικής νοερής κίνησης (ΟΝΚ) των άνω άκρων και βάδισης, υπό ηλεκτροεγκεφαλογραφική καταγραφή υψηλής ανάλυσης. Οι συμμετέχοντες επίσης χρησιμοποίησαν, σε μία μόνο συνεδρία, ανθρωπομορφικούς ρομποτικούς βραχίονες μέσω ασύρματης εμπορικής ΔΥΕ, χρησιμοποιώντας κιναισθητική νοερή κίνηση για την εκτέλεση διαφορετικών κινήσεων των άνω άκρων που αντιστοιχούσαν στις τάξεις των ΟΝΚ. Αυτές οι κατηγορίες ομαδοποιήθηκαν σε κατηγορίες, που χρησιμοποιήθηκαν στην ανάλυση τόσο των δικτύων όσο και της χρήσης ΔΥΕ. Η μετρική Directed Transfer Function χρησιμοποιήθηκε για να μελετήσει τη φλοιική λειτουργική συνδεσιμότητα μεταξύ των κόμβων του αισθητικοκινητικού δικτύου. Η μελέτη των λειτουργικών δικτύων πραγματοποιήθηκε μέσω της θεωρίας γράφων και στατιστικών μεθόδων ανάλυσης δικτύων. Επίσης, η εκπαίδευση και η επίδοση στη ΔΥΕ αναλύθηκαν σε σχέση με τα δημογραφικά στοιχεία, τη νευρολογική κατάσταση, την λειτουργική ανεξαρτησία, τη ζωηρότητα της νοερής απεικόνισης, την ψυχομετρική αξιολόγηση και την αντίληψη των χρηστών. Ένα υποσύνολο του αισθητοκινητικού δικτύου που περιλαμβάνει τις πρωτογενείς κινητικές και σωματοαισθητικές περιοχές έδειξε σημαντικά μειωμένη ισχύ συνδεσιμότητας στην ΚΝΜ, ανεξάρτητα από θετική ή αρνητική νευρολογική έκβαση. Οι κινητικές περιοχές της έλικας του μεσολοβίου συνέβαλαν σταθερά στη μεγαλύτερη εκροή (δεξιά) και έλαβαν την υψηλότερη εισροή (αριστερά) πληροφορίας μεταξύ όλων των κόμβων σε όλες τις κατηγορίες νοερής κίνησης και στις δύο ομάδες. Τα δίκτυα του α ρυθμού ήταν λιγότερο πυκνά, παρουσιάζοντας μειωμένη ενσωμάτωση και αυξημένο διαχωρισμό από τα δίκτυα του β ρυθμού. Οι ασθενείς παρουσίασαν σημεία αυξημένης τοπικής επεξεργασίας ως προσαρμοστικό μηχανισμό. Οι υγιείς, η υποομάδα ασθενών με θετική έκβαση και η υποομάδα με τραυματισμούς του αυχένα απέδωσαν καλύτερα στον έλεγχο ΔΥΕ. Η αντίληψη του χρήστη για το ρομπότ δεν διέφερε μεταξύ των ομάδων. Η υποομάδα ΚΝΜ με αρνητική έκβαση βαθμολόγησε υψηλότερα τα ρομποτικά άκρα στον Ανθρωπομορφισμό. Τα δίκτυα ασθενών και υγιών ατόμων μοιράζονται παρόμοια πρότυπα, αλλά νέες λειτουργικές αλληλεπιδράσεις εντοπίζονται ως μοναδικές στη ΚΝΜ. Η χρόνια διαταραχή της αμοιβαίας επικοινωνίας σε ατελή ΚΝΜ μπορεί να οδηγήσει σε μόνιμη σημαντική αρνητική επίδραση επί της συνδεσιμότητας του αισθητικοκινητικού δικτύου και στην εμφάνιση προσαρμοστικών μηχανισμών νευρικής πλαστικότητας.