Brain-computer interface-functional electrical stimulation for stroke recovery

脑机接口-功能性电刺激促进中风康复

基本信息

  • 批准号:
    10614001
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 70.39万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-04-01 至 2025-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary There are over 7 million stroke survivors in the US alone, with approximately 795,000 new cases annually. Despite the best available physiotherapy, 30-60% of stroke survivors remain affected by gait function impairments, with foot drop often being the primary cause. Given that post-stroke gait impairments remain suboptimally addressed, novel methods that can provide lasting neurological and functional improvements are necessary. Brain-computer interface (BCI) technology may be one such novel approach. BCI technology enables “direct brain control” of external devices such as assistive devices and prostheses by translating brain electrophysiologi- cal signals (e.g. EEG) into control signals. When BCI systems are integrated with functional electrical stimulation (FES) systems, they can be used to deliver a novel physiotherapy to improve motor function after stroke. BCI- FES systems are hypothesized to stimulate a Hebbian plasticity process (where “neurons that fire together, wire together”), and this approach may lead to functional recovery after stroke beyond that of conventional physiother- apy. The applicant's preliminary research indicates that applying this technique to foot drop after stroke is safe and may improve gait function via neural processes. Hence, this warrants further investigation to: 1. determine if BCI-FES therapy can provide lasting gains in gait function in chronic stroke patients with foot drop; 2. determine what factors influence BCI-FES therapy; and 3. explicitly elucidate the underlying neural repair mechanisms. First, a Phase II clinical trial in patients with foot drop due to chronic stroke will compare the effect of BCI- FES dorsiflexion therapy to that of dose- and intensity-matched standard physiotherapy (Aim 1). Comparing the improvement in gait velocity and other secondary outcome measures between the two groups will test the hypothesis that BCI-FES therapy provides functional and neurological gains beyond those of conventional phys- iotherapy. It will also determine which aspects of gait impairment are best addressed with BCI-FES therapy versus conventional physiotherapy. The relationship between the subjects' baseline characteristics (gait velocity, dorsiflexion function, motor evoked potentials, electroencephalogram features, sensation) and the outcomes will determine what features influence responsiveness to BCI-FES dorsiflexion therapy (Aim 2). Finally, the underlying mechanism driving the neurological improvements of BCI-FES will be elucidated using an explicit computational neuroscience model of stroke recovery, informed by experimental neurophysiological measurements (Aim 3). Determining that BCI-FES therapy can provide improvements beyond that of conventional therapy may lead to a new neural repair mechanism that can be effective in stroke patients. This mechanism can inform the design of future physiotherapy techniques or improve current ones. Finally, BCI-FES therapy may ultimately become a novel form of physiotherapy to reduce post-stroke disability, and in turn reduce the public health burden of stroke.
项目概要 仅在美国就有超过 700 万中风幸存者,每年新增病例约 795,000 例。 尽管采用最好的物理疗法,但 30-60% 的中风幸存者仍然受到步态功能障碍的影响,其中 鉴于中风后步态障碍仍未得到最佳解决,足下垂往往是主要原因。 需要能够提供持久的神经和功能改善的新方法。 脑机接口(BCI)技术可能就是这样一种新颖的方法。 通过翻译大脑电生理学,对辅助设备和假肢等外部设备进行“大脑控制” 当 BCI 系统与功能性电刺激集成时,将信号(例如 EEG)转换为控制信号。 (FES) 系统,它们可用于提供一种新型物理疗法,以改善中风后的运动功能。 FES 系统竞相刺激赫布可塑性过程(其中“神经元一起放电,连接 在一起”),这种方法可能会导致中风后的功能恢复超出传统的物理疗法。 apy.申请人的初步研究表明,将该技术应用于中风后足下垂是安全的。 并可能通过神经过程改善步态功能,因此,这需要进一步研究: 1. 确定是否。 BCI-FES 疗法可以为患有足下垂的慢性中风患者提供步态功能的持久改善;2. 确定; 哪些因素影响 BCI-FES 治疗;3. 明确阐明潜在的神经修复机制。 首先,一项针对慢性中风导致足下垂患者的 II 期临床试验将比较 BCI 的效果 FES 背屈疗法与剂量和强度匹配的标准物理疗法(目标 1)。 两组之间步态速度和其他次要结果指标的改善将测试 假设 BCI-FES 疗法提供的功能和神经学益处超出了传统的物理治疗 它还将确定 BCI-FES 疗法最能解决步态障碍的哪些方面。 与传统物理治疗相比,受试者的基线特征(步态速度、 背屈功能、运动诱发电位、脑电图特征、感觉),结果将 确定哪些特征会影响 BCI-FES 背屈疗法的反应(目标 2)。 将使用显式计算来阐明驱动 BCI-FES 神经系统改善的机制 中风恢复的神经科学模型,通过实验神经生理学测量得出信息(目标 3)。 确定 BCI-FES 疗法可以提供超越传统疗法的改善可能会导致 一种对中风患者有效的新神经修复机制可以为设计提供信息。 最后,BCI-FES 疗法可能最终成为一种技术。 新型物理疗法可减少中风后残疾,进而减轻中风的公共卫生负担。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Steven C. Cramer其他文献

Association of Modified Rankin Scale With Recovery Phenotypes in Patients With Upper Extremity Weakness After Stroke
改良Rankin量表与中风后上肢无力患者恢复表型的关联
  • DOI:
    10.1212/wnl.0000000000200154
  • 发表时间:
    2022-03-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.9
  • 作者:
    K. Erler;Rui Wu;Julie A Dicarlo;Marina Petrilli;Perman Gochyyev;L. Hochberg;S. Kautz;L. Schwamm;Steven C. Cramer;S. Finklestein;D. Lin
  • 通讯作者:
    D. Lin
The Beta-hCG+Erythropoietin in Acute Stroke (BETAS) Study: A 3-Center, Single-Dose, Open-Label, Noncontrolled, Phase IIa Safety Trial
Beta-hCG 促红细胞生成素治疗急性中风 (BETAS) 研究:3 中心、单剂量、开放标签、非对照、IIa 期安全试验
  • DOI:
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.3
  • 作者:
    Steven C. Cramer;Camille Fitzpatrick;Michael Warren;Michael D. Hill;David Brown;Laura Whitaker;Karla J. Ryckborst;L. Plon
  • 通讯作者:
    L. Plon
Colocalization of GLUT2 Glucose Transporter, Sodium/glucose Cotransporter, and γ-Glutamyl Transpeptidase in Rat Kidney With Double-Peroxidase Immunocytochemistry
使用双过氧化物酶免疫细胞化学对大鼠肾脏中 GLUT2 葡萄糖转运蛋白、钠/葡萄糖协同转运蛋白和 γ-谷氨酰转肽酶进行共定位
  • DOI:
  • 发表时间:
    1992
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Steven C. Cramer;W. Pardridge;B. Hirayama;E. M. Wright
  • 通讯作者:
    E. M. Wright
Increased Pelvic Vein Thrombi in Cryptogenic Stroke: Results of the Paradoxical Emboli From Large Veins in Ischemic Stroke (PELVIS) Study
隐源性中风中盆腔静脉血栓增加:缺血性中风(骨盆)中大静脉的矛盾栓塞研究结果
  • DOI:
  • 发表时间:
    2003
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.3
  • 作者:
    S. Cramer;Steven C. Cramer;G. Rordorf;J. Maki;Larry A. Kramer;J. Grotta;W. Burgin;J. Hinchey;C. Benesch;K. Furie;H. Lutsep;E. Kelly;W. Longstreth
  • 通讯作者:
    W. Longstreth
Therapies Targeting Stroke Recovery.
针对中风恢复的治疗。
  • DOI:
    10.1161/strokeaha.122.041729
  • 发表时间:
    2022-12-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.3
  • 作者:
    L. Richards;Steven C. Cramer
  • 通讯作者:
    Steven C. Cramer

Steven C. Cramer的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Steven C. Cramer', 18)}}的其他基金

Motor Recovery through Plasticity-Inducing Cortical Stimulation
通过可塑性诱导皮质刺激恢复运动
  • 批准号:
    10357993
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 70.39万
  • 项目类别:
Validation of Early Prognostic Data for Recovery Outcomes after Stroke for Future, Higher Yield Trials (VERIFY)
验证中风后恢复结果的早期预后数据,以进行未来更高产量的试验(VERIFY)
  • 批准号:
    10474279
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 70.39万
  • 项目类别:
Validation of Early Prognostic Data for Recovery Outcomes after Stroke for Future, Higher Yield Trials (VERIFY)
验证中风后恢复结果的早期预后数据,以进行未来更高产量的试验(VERIFY)
  • 批准号:
    10183797
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 70.39万
  • 项目类别:
Brain-computer interface-functional electrical stimulation for stroke recovery
脑机接口-功能性电刺激促进中风康复
  • 批准号:
    10375436
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 70.39万
  • 项目类别:
Brain-computer interface-functional electrical stimulation for stroke recovery
脑机接口-功能性电刺激促进中风康复
  • 批准号:
    9897645
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 70.39万
  • 项目类别:
Genetic variation, stress, and functional outcomes after stroke rehabilitation
中风康复后的遗传变异、压力和功能结果
  • 批准号:
    9461626
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 70.39万
  • 项目类别:
Genetic variation, stress, and functional outcomes after stroke rehabilitation
中风康复后的遗传变异、压力和功能结果
  • 批准号:
    9901581
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 70.39万
  • 项目类别:
Genetic variation, stress, and functional outcomes after stroke rehabilitation
中风康复后的遗传变异、压力和功能结果
  • 批准号:
    9246343
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 70.39万
  • 项目类别:
Telerehabilitation for Patients with Stroke
中风患者的远程康复
  • 批准号:
    9124937
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 70.39万
  • 项目类别:
Telerehabilitation for Patients with Stroke
中风患者的远程康复
  • 批准号:
    8738482
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 70.39万
  • 项目类别:

相似国自然基金

社会网络关系对公司现金持有决策影响——基于共御风险的作用机制研究
  • 批准号:
    72302067
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
高尿酸调控TXNIP驱动糖代谢重编程影响巨噬细胞功能
  • 批准号:
    82370895
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
倒装芯片超声键合微界面结构演变机理与影响规律
  • 批准号:
    52305599
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
寒地城市学区建成环境对学龄儿童心理健康的影响机制与规划干预路径研究
  • 批准号:
    52378051
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目
原位研究聚变燃料纯化用Pd-Ag合金中Ag对辐照缺陷演化行为的影响及其相互作用机制
  • 批准号:
    12305308
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Uncovering Mechanisms of Racial Inequalities in ADRD: Psychosocial Risk and Resilience Factors for White Matter Integrity
揭示 ADRD 中种族不平等的机制:心理社会风险和白质完整性的弹性因素
  • 批准号:
    10676358
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 70.39万
  • 项目类别:
The role of nigrostriatal and striatal cell subtype signaling in behavioral impairments related to schizophrenia
黑质纹状体和纹状体细胞亚型信号传导在精神分裂症相关行为障碍中的作用
  • 批准号:
    10751224
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 70.39万
  • 项目类别:
Development of a SYF2 antisense oligonucleotide treatment for ALS and FTD
开发治疗 ALS 和 FTD 的 SYF2 反义寡核苷酸
  • 批准号:
    10547625
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 70.39万
  • 项目类别:
Chronic Pain and Risk of Alzheimer's-Related Neurodegeneration
慢性疼痛和阿尔茨海默病相关神经变性的风险
  • 批准号:
    10644253
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 70.39万
  • 项目类别:
Integrative genomic and functional genomic studies to connect variant to function for CAD GWAS loci
整合基因组和功能基因组研究,将 CAD GWAS 位点的变异与功能联系起来
  • 批准号:
    10639274
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 70.39万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了