Estimuladores espinhais reaproveitados para restaurar o toque em membro perdido

Resumo: A estimulação da medula espinhal restaura a sensação de sensação dos membros perdidos na amputação.

Fonte: Universidade de Pittsburgh

Imagine amarrar os sapatos ou tomar um gole de café ou quebrar um ovo, mas sem sentir a mão. Essa é a vida até mesmo para os usuários dos braços protéticos mais avançados.

Embora seja possível simular o toque estimulando os nervos remanescentes no coto após uma amputação, tal cirurgia é altamente complexa e individualizada. Mas de acordo com um novo estudo do Rehab Neural Engineering Labs da University of Pittsburgh, os estimuladores da medula espinhal comumente usados ​​para aliviar a dor crônica podem fornecer um método direto e universal para adicionar feedback sensorial a um braço protético.

Para este estudo, publicado hoje em eLife, quatro amputados receberam estimuladores espinhais, que, quando ligados, criam a ilusão de sensações no braço perdido.

“O que é único neste trabalho é que estamos usando dispositivos que já são implantados em 50.000 pessoas por ano para a dor – médicos em todos os principais centros médicos do país sabem como fazer esses procedimentos cirúrgicos – e obtemos resultados semelhantes aos de profissionais altamente especializados dispositivos e procedimentos ”, disse o autor sênior do estudo Lee Fisher, Ph.D., professor assistente de medicina física e reabilitação da Escola de Medicina da Universidade de Pittsburgh.

As cordas de eletrodos espinhais implantados, que Fisher descreve como tendo o tamanho e a forma de “macarrão espaguete gordo”, correm ao longo da medula espinhal, onde ficam ligeiramente para um lado, sobre as mesmas raízes nervosas que normalmente transmitem as sensações do braço . Por ser um implante de medula espinhal, mesmo uma pessoa com amputação na altura do ombro pode usar este dispositivo.

A equipe de Fisher enviou pulsos elétricos através de diferentes pontos nos eletrodos implantados, um de cada vez, enquanto os participantes usavam um tablet para relatar o que estavam sentindo e onde.

Todos os participantes experimentaram sensações em algum lugar em seu braço ou mão que faltava e indicaram a extensão da área afetada desenhando em uma forma humana em branco. Três participantes relataram sentimentos localizados em um único dedo ou parte da palma da mão.

Isso mostra o pesquisador com um paciente
Lee Fisher, Ph.D., toca os dedos de um braço robótico, que transmite informações sensoriais como impulsos elétricos entregues à medula espinhal do participante do estudo Pat Bayne. A imagem é creditada a UPMC.

“Fiquei muito surpreso com o quão pequena era a área dessas sensações que as pessoas estavam relatando”, disse Fisher. “Isso é importante porque queremos gerar sensações apenas onde o membro protético está fazendo contato com objetos.”

Quando solicitados a descrever não apenas onde, mas como a estimulação foi sentida, todos os quatro participantes relataram sentir sensações naturais, como toque e pressão, embora esses sentimentos frequentemente estivessem misturados a sensações decididamente artificiais, como formigamento, zumbido ou formigamento.

Embora algum grau de migração do eletrodo seja inevitável nos primeiros dias após os eletrodos serem implantados, a equipe de Fisher descobriu que os eletrodos e as sensações que eles geraram permaneceram no lugar durante todo o mês de duração do experimento. Isso é importante para o objetivo final de criar um braço protético que forneça feedback sensorial ao usuário.

“A estabilidade desses dispositivos é realmente crítica”, disse Fisher. “Se os eletrodos estão se movendo, isso vai mudar o que a pessoa sente quando estimulamos.”

Os próximos grandes desafios são projetar estimuladores espinhais que podem ser totalmente implantados em vez de se conectar a um estimulador fora do corpo e demonstrar que o feedback sensorial pode ajudar a melhorar o controle de uma mão protética durante tarefas funcionais como amarrar sapatos ou segurar um ovo sem esmagá-lo acidentalmente. Reduzir o tamanho dos contatos – as partes do eletrodo por onde sai a corrente – é outra prioridade. Isso pode permitir que os usuários experimentem sensações ainda mais localizadas.

“Nosso objetivo aqui não era desenvolver o dispositivo final que alguém usaria permanentemente”, disse Fisher. “Queríamos principalmente demonstrar a possibilidade de que algo assim pudesse funcionar.”

Financiamento: Este estudo foi financiado pelo Escritório de Pesquisa do Exército dos EUA e pela Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (concessão número W911NF-15-2-0016).

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Autores adicionais incluem Santosh Chandrasekaran, Ph.D., Ameya Nanivadekar, MS, Gina McKernan, Ph.D., Eric Helm, MD, Michael Boninger, MD, Jennifer Collinger, Ph.D. e Robert Gaunt, Ph.D. , tudo de Pitt.

Sobre este artigo de pesquisa de aprendizagem

Fonte:
Universidade de Pittsburgh
Contatos de mídia:
Erin Hare – Universidade de Pittsburgh
Fonte da imagem:
A imagem é creditada a UPMC.

Pesquisa original: Acesso livre
“Restauração sensorial por estimulação peridural da medula espinhal lateral em amputados de membros superiores”. por Santosh Chandrasekaran, Ameya C Nanivadekar, Gina McKernan, Eric R Helm, Michael L Boninger, Jennifer L Collinger, Robert A Gaunt, Lee E Fisher. eLife.


Resumo

Restauração sensorial por estimulação epidural da medula espinhal lateral em amputados de membros superiores

Restaurar o feedback somatossensorial para pessoas com amputações de membros é crucial para melhorar o controle protético. Vários estudos demonstraram que a estimulação nervosa periférica e a reinervação direcionada podem fornecer feedback sensorial somatotopicamente relevante. Embora eficazes, os procedimentos cirúrgicos necessários para essas técnicas permanecem uma grande barreira à traduzibilidade. Aqui, demonstramos em quatro pessoas com amputação de membro superior que a estimulação da medula espinhal epidural (SCS), uma técnica clínica comum para tratar a dor, evocou percepções somatossensoriais que foram percebidas como emanando do braço e da mão perdidos. Ao longo de até 29 dias, a estimulação evocou percepções sensoriais em locais consistentes na mão ausente, independentemente do tempo desde a amputação ou nível de amputação. As sensações evocadas foram ocasionalmente descritas como naturalísticas (por exemplo, toque ou pressão), mas eram frequentemente parestesias. O aumento da amplitude do estímulo aumentou a intensidade percebida de forma linear, sem aumentar a área das sensações. Esses resultados demonstram o potencial do SCS como uma ferramenta para restaurar a somatosensação após amputações.

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