StimuLOOP: Sensomotorische Präzisions-Neuro-Rehabilitation durch personalisierte Stimulationsschleifen

Verantwortlich: Andreas Luft (USZ/UZH), Roger Gassert (ETHZ), Christian Baumann (USZ), William Taylor (ETH), Reto Huber (KISPI/PUK/UZH), Julia Vogt (ETH)

 

Parkinson-Krankheit (PD) und Schlaganfall führen zu einer erheblichen sozioökonomischen Belastung für Patienten und Gesundheitssysteme weltweit. Die Neurorehabilitation umfasst Behandlungen zur Verringerung von Behinderungen, aber ihre Wirksamkeit variiert stark zwischen Individuen und führt häufig nicht zu einem substantiellen Gewinn an Lebensqualität. Hier schlagen wir vier neue Ansätze für die personalisierte Neurorehabilitation vor – Methoden, die an jeden Patienten individuell angepasst werden und über Lernvorgänge (Neuroplastizität) nachhaltig das Gehen verbessern könnten. Wir werden Proof-of-Concept-Studiendurchführen, um zu testen, ob personalisiertes haptisches Feedback die Gangqualität und Mobilität nach einem Schlaganfall verbessert und ob eine auf Neurofeedback basierende Selbstmodulation der Aktivität in tiefen Hirnregionen Gang und Mobilität bei Parkinsonverbessert. Beide Eingriffe führen zu schnellen Anpassungen, die schnell vergessen werden können. Ihnen werden daher zwei Methoden folgen, um eine dauerhaftere Konsolidierung der vorteilhaften erlernten motorischen Ergebnisse zu ermöglichen. Diese Methoden beinhalten die personalisierte Modulation des Schlafes, so dass Konsolidierungsprozesse, von denen bekannt ist, dass sie während des Schlafes stattfinden, die längerfristigen Vorteile verstärken. Schließlich werden wir die Gangqualitätsdaten der Probandenabfragen, um Prädiktoren für die Genesung bei Schlaganfall und PD-Rehabilitation zu identifizieren. Über den Machbarkeitsnachweis für Methoden der Präzisionsrehabilitation hinaus können die Ergebnisse dieses Projekts die Neurorehabilitation im Allgemeinen beeinflussen, indem sie ein Verständnis für die Rolle von Feedback und Schlafkonsolidierung vermitteln.

 

Videopräsentation von „StimuLOOP“ anlässlich des Kick-off Events vom 20. April 2021

Ermöglicht durch:

Publikationen

Salzmann L, Bichsel O, Ravi DK, Lestoille M, Easthope CA, Baumann CR, Luft AR, Taylor WR, Gassert R, Lambercy O. 2023. Neurofeedback for precision rehabilitation of Parkinson’s patients. Brain Stimulation: Basic, Translational, and Clinical Research in Neuromodulation 16(1). https://doi.org/10.1016/j.brs.2023.01.518

 

Conde C, Lang C, Baumann CR, Easthope CA, Taylor WR, Ravi DK.  Triggers for Freezing of Gait in Individuals with Parkinson’s Disease: A Systematic Review. Movement Disorders Clinical Practice. Front. Neurol., 21 December 2023 DOI=10.3389/fneur.2023.1326300

 

Sutter TM, Manduchi L, Ryser A, Vogt JE. 2023. Learning Group Importance using the Differentiable Hypergeometric Distribution. The Eleventh International Conference on Learning Representations, ICLR 2023, Kigali, Rwanda.https://doi.org/10.48550/arXiv.2203.01629

 

Sutter* TM, Ryser* A, Liebeskind J, Vogt JE. 2023. Differentiable Random Partition Models. Advances in Neural Information Processing Systems 36. https://doi.org/10.48550/arXiv.2305.16841

 

Manduchi* L, Vandenhirtz* M, Ryser A, Vogt JE. 2023. Tree Variational Autoencoder. Advances in Neural Information Processing Systems 36. https://doi.org/10.48550/arXiv.2306.08984

 

Pre-prints

Rohr-Fukuma M, Stieglitz LH, Bujan B, Jedrysiak P, Oertel MF, Salzmann L, Baumann CR, Imbach LL, Gassert R, Bichsel O. 2023. Neurofeedback-enabled beta power control with a fully implanted DBS system in patients with Parkinson’s disease. MedRxiv.  https://doi.org/10.1101/2023.05.22.23290293

Individuelle Neurorehabilitation

«Schlaganfall und Parkinson sind die häufigsten neurologischen Erkrankungen in der älteren Bevölkerung und verursachen erhebliche Behinderungen. Bei beiden ist oft auch der Gang gestört.»

Das Projekt im Überblick

Leitung:

 

Prof. Dr. med. Andreas Luft
Leitender Arzt, Schlaganfallzentrum, Universitätsspital Zürich

 

Prof. Dr. Ing. Roger Gassert
Departement Gesundheitswissenschaften und Technologie, ETH Zürich

 

Dauer: 2021 – 2026

 

Hochschulen: ETH Zürich, Universität Zürich

Spitäler: Universitätsspital Zürich, Kinderspital Zürich

 

Forschende: 18
Kooperationspartner: 4
Patienten: 60 (30 Parkinson, 30 Schlaganfall)

 

In Zusammenarbeit mit der Neurorehabilitationsklinik cereneo