El Fin Del Conocimiento - Bóveda 3 - G.TEC BCI & Neurotecnología Escuela de Primavera 2024 - Día 9

graph LR classDef diagnosis fill:#f9d4d4, font-weight:bold, font-size:14px classDef imaging fill:#d4f9d4, font-weight:bold, font-size:14px classDef prognosis fill:#d4d4f9, font-weight:bold, font-size:14px classDef bci fill:#f9f9d4, font-weight:bold, font-size:14px classDef applications fill:#f9d4f9, font-weight:bold, font-size:14px A["Haibo Di"] --> B["Diagnóstico de DOC desafiante,
diagnóstico erróneo común 1"] A --> C["PET, fMRI diferencian
UWS, MCS 2"] B --> D["Pronóstico de UWS, MCS,
manejo diferente 3"] A --> E["BCIs permiten comunicación
enclaustrada 4"] E --> F["BCI: adquisición de señales,
procesamiento, control 5"] E --> G["P300, imaginación motora,
SSVEP común 6"] G --> H["P300: objetivos atendidos,
respuestas auditivas 7"] G --> I["SSVEP: estímulos visuales
frecuencia, SNR 8"] C --> J["fMRI: UWS motor,
activación de navegación 9"] C --> K["Respuestas BCI pronósticas
de conciencia 10"] E --> L["Paradigmas motor, SSVEP
examinan DOCs 11"] L --> M["Imaginación motora proporciona
pistas, EEG 12"] L --> N["SSVEP: 8-12.5Hz, MCS
supera a UWS 13"] E --> O["Seguimiento ocular DOC
limitaciones persisten 14"] E --> P["BCIs: necesidades enclaustradas,
conexión mundial 15"] P --> Q["Interruptor cerebral: expresión
de necesidades bajo demanda 16"] Q --> R["Interruptor basado en modelo mejora
control intuitivo 17"] P --> S["Sillas de ruedas BCI: seguridad,
control compartido 18"] S --> T["Algoritmos líderes, mapas de
obstáculos, trayectorias 19"] E --> U["BCIs invasivos pueden
restaurar movimiento 20"] U --> V["BCI motor controla
brazo, pruebas 21"] U --> W["Representaciones motoras a largo plazo
persisten post-lesión 22"] G --> X["SSVEP control más fácil,
dependencia visual 23"] D --> Y["Predicción de progresión enclaustrada
difícil 24"] E --> Z["Paciente con ELA declinó
a pesar de BCI 25"] G --> AA["SSVEP requiere atención
enfocada en el estímulo 26"] E --> AB["Barreras BCI: identificación,
limitaciones tecnológicas 27"] AB --> AC["Enfoque no invasivo, invasivo
promesa futura 28"] D --> AD["Decisiones de fin de vida enclaustradas
complejas 29"] E --> AE["Colaboraciones grupales avanzan
BCIs enclaustrados 30"] class A,B,C,D,Y,AD diagnosis class E,F,G,H,I,L,M,N,O,P,Q,R,S,T,U,V,W,X,Z,AA,AB,AC,AE bci class J,K imaging class A,B,C,D,Y,AD diagnosis class E,F,G,H,I,L,M,N,O,P,Q,R,S,T,U,V,W,X,Z,AA,AB,AC,AE bci class J,K imaging

Resumen:

1.- El diagnóstico de trastornos de conciencia (DOC) y síndrome de enclaustramiento es desafiante. Las tasas de diagnóstico erróneo pueden ser altas sin evaluaciones conductuales adecuadas y neuroimagen.

2.- Las exploraciones PET y fMRI pueden ayudar a diferenciar entre el síndrome de vigilia no responsiva (UWS) y el estado de mínima conciencia (MCS) al detectar patrones de actividad cerebral.

3.- Las opciones de pronóstico y manejo difieren para pacientes UWS vs MCS. Los pacientes MCS pueden beneficiarse de intervenciones activas para promover la conciencia.

4.- Las interfaces cerebro-computadora (BCIs) pueden potencialmente ayudar a los pacientes enclaustrados a comunicarse. Las BCIs pueden ser invasivas o no invasivas (EEG, fNIRS, fMRI).

5.- Los sistemas BCI típicos incluyen adquisición de señales, procesamiento, extracción de características, clasificación y aplicación para controlar dispositivos o para rehabilitación. Requiere entrenamiento del sujeto.

6.- P300, imaginación motora y potenciales evocados visuales de estado estable (SSVEP) son señales EEG comunes utilizadas para BCIs en pacientes enclaustrados.

7.- P300 ocurre cuando los sujetos atienden a estímulos objetivo. Útil para detectar respuestas auditivas. La imaginación motora cambia los ritmos sensorimotores para movimientos mentales de extremidades.

8.- SSVEP genera señales a la frecuencia de estimulación visual sobre la corteza occipital. Requiere función visual básica y control de movimiento ocular. Mayor SNR que MI.

9.- fMRI muestra activación del área motora suplementaria durante la imaginación motora y del giro parahipocampal durante la imaginación de navegación espacial en pacientes UWS que pueden seguir órdenes.

10.- Las respuestas positivas de BCI a la imaginación motora y los paradigmas visuales en pacientes UWS/MCS son pronósticas de recuperar la conciencia. Especialmente alta en MCS.

11.- El grupo de investigación desarrolló paradigmas de imaginación motora y SSVEP para examinar la capacidad de los pacientes DOC para usar diferentes BCIs para la comunicación.

12.- Se probó una tarea de imaginación motora de levantar la mano, proporcionando simultáneamente pistas visuales y auditivas. El análisis EEG de tiempo-frecuencia mostró cambios relacionados con la tarea.

13.- Se probó un paradigma SSVEP con estímulos a 8, 9.5, 11 y 12.5 Hz. Los pacientes MCS tuvieron mayor precisión que UWS.

14.- Persisten desafíos en el uso de seguimiento ocular en pacientes DOC que a menudo no pueden mantener los ojos abiertos. El entorno complejo junto a la cama también dificulta la detección de pupilas.

15.- Más allá del diagnóstico, los BCIs pueden ayudar a los pacientes enclaustrados a comunicar necesidades básicas y conectarse con el mundo exterior al evitar vías motoras deterioradas.

16.- Un interruptor cerebral puede permitir a los pacientes enclaustrados expresar necesidades bajo demanda, como llamar para atención. La activación falsa es un problema con bajo SNR.

17.- Se desarrolló un interruptor cerebral basado en modelo usando imaginación motora para mejorar la confiabilidad y permitir un control asincrónico intuitivo en una tarea de reproducción de video de 1 hora.

18.- Los BCIs pueden potencialmente controlar sillas de ruedas para pacientes enclaustrados, pero la seguridad es una preocupación con dimensiones de control limitadas. Los métodos de control compartido son prometedores.

19.- Los algoritmos líderes y los sistemas de evitación de obstáculos pueden hacer que las sillas de ruedas BCI sean más seguras al construir mapas del entorno y planificar trayectorias.

20.- Algunos pacientes enclaustrados pueden recuperar la función motora con BCIs invasivos. Probar el comportamiento motor puede proporcionar más detalles sobre su estado de conciencia.

21.- Se utilizó un BCI de imaginación motora para controlar un brazo robótico en tareas de dificultad creciente en sujetos sanos. La precisión grupal fue >60%.

22.- A largo plazo (20-30 años) post-lesión, la imaginación motora todavía activa regiones esperadas en pacientes con lesión de médula espinal, sugiriendo que estas representaciones persisten.

23.- SSVEP puede ser más fácil que P300 para el control BCI en pacientes enclaustrados, pero requiere capacidad visual. Los pacientes deben ser probados para determinar el paradigma óptimo.

24.- Predecir la progresión en pacientes enclaustrados es difícil. Los casos traumáticos pueden tener mejor recuperación natural que enfermedades progresivas como ELA.

25.- Datos preliminares de 1 paciente con ELA mostraron declive continuo con rehabilitación BCI. Se necesitan estudios más grandes para determinar los beneficios potenciales en ELA.

26.- SSVEP requiere atención enfocada directamente en el estímulo. Los usuarios no pueden atender a otros lugares mientras controlan un BCI SSVEP.

27.- Las barreras para el uso de BCI en pacientes enclaustrados incluyen la dificultad de identificar pacientes que podrían beneficiarse, tecnologías limitadas y la invasividad de algunos sistemas prometedores.

28.- Los BCIs no invasivos como SSVEP e imaginación motora son el enfoque actual de investigación, pero los chips invasivos pueden permitir sistemas futuros más efectivos.

29.- La toma de decisiones de fin de vida para pacientes enclaustrados es compleja y debe equilibrar las consideraciones de calidad de vida a medida que las opciones de tratamiento se expanden.

30.- El grupo de investigación tiene colaboraciones en curso para avanzar en tecnologías y aplicaciones de BCI no invasivas para pacientes enclaustrados y DOC.

Bóveda del Conocimiento construida por David Vivancos 2024