Door de hersenen geactiveerde elektrische stimulatie voor het induceren van spieractivatie bij personen met ernstige gezichtsverlamming (REANIMATE)

Communicatie is een integraal onderdeel van het menszijn. Communicatiemiddelen
1) de overdracht van conceptuele informatie, of betekenis, mondeling of visueel
overgebracht, en 2) de overdracht van affectieve informatie, of emotie,
overgebracht door connotatie (bijvoorbeeld het gebruik van positief of negatief
geladen woorden), prosodie (ritme, toon toonhoogte en volume van de stem) en
non-verbale communicatiesignalen (bijvoorbeeld gezichtsuitdrukkingen, houding,
gebaren, oogcontact, ruimtelijke afstand en fysieke aanraking). Helaas zijn
mensen met ernstige gezichts- en lichaamsverlamming niet in staat hun
gezichtsuitdrukkingen, lichaamstaal en zelfs spraak te gebruiken voor
communicatie. De modernste Augmentatieve en Alternatieve Communicatie
(AAC)-technologie, waaronder communicatieborden, bewegingsregistratieapparatuur
en Brain-Computer Interfaces (BCI's), richt zich doorgaans op het herstellen
van het vermogen van mensen om conceptuele informatie over te dragen.

De overdracht van affectieve informatie via ACC-technologie is tot nu toe
beperkt gebleven tot woorden met een positieve en negatieve connotatie, die
bijvoorbeeld de emotionele toestand van mensen weerspiegelen. Het is voor
personen met ernstige gezichts- of lichaamsverlamming niet mogelijk geweest om
prosodie en non-verbale communicatiesignalen te gebruiken om emoties over te
brengen.

Een potentiële technologie die non-verbale communicatie van affectieve
informatie mogelijk zou kunnen maken, zou de intentie van een gebruiker kunnen
detecteren om zijn gezicht te bewegen, bijvoorbeeld om een **
gezichtsuitdrukking te produceren, verstoorde motorische routes te omzeilen en
externe functionele elektrische stimulatie (FES) van gezichtszenuwen te
activeren. activeer de beoogde gezichtsspieren en induceer daardoor de beoogde
gezichtsuitdrukking op het eigen gezicht van de gebruiker. Een dergelijke
technologie zou een *BCI-FES-neuroprothese* vormen voor het herstellen van
gezichtsuitdrukkingen, waardoor een naturalistische communicatie van iemands
emoties mogelijk wordt.

Tot nu toe is aangetoond dat beoogde afzonderlijke gezichtsuitdrukkingen kunnen
worden gedetecteerd in neurale activiteit voor mogelijk gebruik bij BCI, en dat
FES toegepast op individuele gezichtszenuwen kan leiden tot het induceren van
individuele gezichtsbewegingen van de mond, het oog, het voorhoofd en de
wangen. Het blijft onduidelijk of holistische gezichtsuitdrukkingen die
gelijktijdige stimulatie van meerdere gezichtslocaties vereisen, kunnen worden
geïnduceerd met FES. Het is ook onduidelijk in welke mate de nauwkeurigheid van
door FES opgeroepen gezichtsuitdrukkingen kan verschillen tussen
FES-opstellingen (oppervlakte-FES met elektroden bovenop de huid versus
percutaneous FES met naalden die de huid doorboren). Over het algemeen is er
meer onderzoek nodig om het potentieel van BCI-FES te beoordelen om
gezichtsuitdrukkingen voor non-verbale communicatie te induceren.

Het huidige onderzoek heeft tot doel de haalbaarheid te testen van het oproepen
van basale gezichtsuitdrukkingen, zoals standaard geïdentificeerd in
psychologisch onderzoek, met oppervlakte-FES (stimulatie via elektroden
geplaatst bovenop de huid) en percutane FES (stimulatie via naalden geplaatst
onder de huid in nauwer contact met de huid). doelzenuw-spierverbindingen).

Er zullen twee experimenten en een survey study worden uitgevoerd: 1)
Experiment I met vrijwilligers en oppervlakte-FES om individuele
gezichtsspierbewegingen en gezichtsuitdrukkingen te induceren. 2) Experiment II
met patiënten die een hersenstamoperatie of een neuromusculaire
conflictoperatie ondergaan, waarbij percutaneous FES wordt gebruikt voor
klinische doeleinden. Gedurende die tijd zal er een extra FES-sessie
plaatsvinden voor onderzoek naar gezichtsuitdrukkingen. 3) Er zal een Survey
study worden uitgevoerd met een nieuwe groep vrijwilligers (geen onderdeel van
Experiment I) om herkenbaarheidsbeoordelingen te verzamelen van door FES
geïnduceerde gezichtsuitdrukkingen vastgelegd met video-opnamen tijdens
Experimenten I en II.

Alle hardware die voor stimulatie wordt gebruikt, is CE-gemarkeerd of
MTKF-goedgekeurd en is veilig te gebruiken voor het doel van dit onderzoek. In
Experiment I is het risiconiveau minimaal omdat standaardstimulatieprotocollen
gebaseerd op gepubliceerde literatuur (bijv. Ilves et al., 2019 en Volk et al.,
2020) zullen worden gevolgd om het welzijn en comfort van de proefpersonen
tijdens FES-opnamen te garanderen. Bovendien zal in Experiment I een
gedetailleerde monitoring van het niveau van ongemak en pijn van de
proefpersonen worden uitgevoerd. Voor Experiment II worden klinische en
onderzoeks-FES toegepast terwijl de deelnemers onder algemene anesthesie zijn.
Het risiconiveau is in dit geval minimaal, aangezien de stimulatieparameters
worden gedefinieerd in overleg met de neurochirurg en neurofysioloog en de
instellingen van de klinische procedure volgen. Er is geen direct voordeel voor
de proefpersonen, aangezien het onderzoek tot doel heeft wetenschappelijke
kennis te verwerven die op de lange termijn kan worden toegepast om
ondersteunende technologie te ontwikkelen voor personen met ernstige gezichts-
en/of lichaamsverlamming.