Otak Anda dalam Enam Menit: Platform NeuroCatch untuk Penilaian Otak

Secara historis, satu-satunya penilaian fungsi otak adalah pemeriksaan neurologis/neuropsikologis. Tes tradisional ini dilakukan melalui wawancara pasien yang panjang dengan beberapa tes pensil kertas yang membosankan.

Pada titik tertentu, metode neurofisiologis, seperti elektroensefalografi (EEG), ditambahkan ke tes tradisional ini, dan kemudian ditingkatkan lebih lanjut melalui penambahan metode neuroimaging baru.

Namun, temuan terbaru menunjukkan bahwa wawancara dan tes tidak cukup. Metode neuroimaging saat ini seperti computerized tomography (CT), banyak dari berbagai metode berdasarkan magnetic resonance imaging (MRI), tomografi emisi positron (PET), dan magnetoencephalography (MEG) cenderung sangat mahal dan membutuhkan infrastruktur intensif dan tenaga profesional. Dengan demikian, baik Industri maupun Akademisi sedang mencari metode yang lebih murah, lebih andal, dan lebih mudah diakses oleh pasien sehari-hari.

Salah satu metode tersebut adalah event related potentials (ERP). Saat ini, mengukur potensi yang ditimbulkan adalah salah satu metode eksperimental paling populer dalam ilmu saraf kognitif untuk mempelajari korelasi fisiologis pemrosesan informasi sensorik dan kognitif dengan proses pembelajaran, memori dan perhatian, kelebihan beban, atau bahkan stres.

Meskipun ERP adalah metode yang mapan ( pertama kali dikembangkan pada tahun 30-an ), penerapannya dalam uji klinis harian masih berlangsung. ERP juga digunakan di salah satu protokol paling populer untuk antarmuka komputer otak noninvasif (BCI).

NeuroCatch adalah perusahaan menarik yang tidak hanya bekerja pada penggunaan klinis ERP ( terutama pada cedera otak, penyakit saraf, dan kesehatan mental ), tetapi juga memanfaatkan ERP dalam konteks pengoptimalan otak dan penelitian sains.

Lebih khusus lagi, NeuroCatch telah mengembangkan metodenya sendiri untuk penilaian dan pemantauan berbagai kondisi seperti Concussion dan PTSD, dan sudah menjajaki aplikasi yang lebih luas untuk solusi mereka.

Solusi NeuroCatch adalah alat yang mudah diakses dan efisien untuk Penilaian dan Pemantauan Otak

Solusi NeuroCatch didasarkan pada teknologi electroencephalography (EEG), yang mencatat aktivitas listrik otak secara non-invasif ( elektroda ditempatkan di sepanjang kulit kepala ). Pengukuran tersebut adalah metode yang dapat diakses, tersedia, biaya rendah dan portabel yang dapat dilakukan di kantor ahli saraf mana pun.

Solusinya berisi cangkir EEG, headphone, komputer, dan perangkat yang dapat membuat pengukuran akurat menjadi kenyataan: adaptor Evoked Potential Input/Output (EPiO)™. Dengan menggunakan sistem ini, perusahaan memanfaatkan evoked related potentials (ERP) ke dalam ukuran cepat fungsi otak.

Salah satu parameter penting dari setiap sistem ERP adalah ketepatan waktu, karena potensi otak memerlukan banyak pengulangan stimulasi dan respons otak terhadap rangsangan ini terjadi puluhan atau ratusan milidetik setelah terjadi. Inilah mengapa NeuroCatch mengembangkan sinkronisasi waktunya — EPiO™. Teknologi mereka memungkinkan [satu] untuk menangkap gelombang otak dengan ketidaktelitian pengukuran mendekati nol.

NeuroCatch menggunakan penutup EEG dengan jaring tiga saluran dengan elektroda basah AG/AgCl paling populer yang ditempatkan pada posisi standar untuk pengukuran ERP — Fz ( di atas lobus frontal ), Cz (di antara lobus frontal dan parietal, di atas korteks somato-sensorik ), & Pz ( over parietal lobe ), ketiganya berdasarkan penelitian sains yang mapan.

Mereka memilih ERP sensasi-ke-kognisi yang mapan: (1) sensasi pendengaran setelah sekitar 100 ms pasca rangsangan; (2) eksentrik pendengaran ( yaitu Perhatian dasar ) setelah 300 ms; dan (3) pemrosesan ucapan pendengaran ( yaitu pemrosesan Kognitif) setelah 400 ms. Publikasi menunjukkan bahwa ERP ini dapat memberikan informasi spesifik di seluruh fungsi otak, dari sensorik tingkat rendah hingga pemrosesan kognitif tingkat tinggi dan dengan demikian memiliki kemampuan diagnostik. Di luar parameter penting teknis, sistem mereka memiliki algoritma deteksi dan koreksi kebisingan on-board yang mempercepat pembuatan laporan penilaian akhir kepada pasien atau dokter. Selain itu, sinyal pemfilteran perangkat lunak yang sepenuhnya otomatis mendeteksi puncak ERP dan melakukan semua perhitungan latar belakang yang diperlukan untuk memberikan laporan yang mendalam ( lebih lanjut tentang ini di bawah ).

EEG konvensional memiliki pijakan yang mapan dalam komunitas medis untuk kuantifikasi aktivitas kejang di rumah sakit atau rawat jalan, deteksi fokus epilepsi, penilaian tidur, pemantauan keadaan anestesi. Namun, teknologi ini umumnya tidak portabel, memerlukan sesi penilaian yang diperpanjang (misalnya > 45 menit, terkadang bahkan dalam semalam) dan spesialis diperlukan untuk menginterpretasikan dan memantau data. Dengan demikian, EEG konvensional adalah metode penilaian yang lambat, tidak praktis, dan berat.

Selain itu, penilaian EEG konvensional tidak memiliki laporan yang dihasilkan secara otomatis yang memberikan hasil tes mendalam yang mudah diakses oleh dokter dan pasien.

Secara keseluruhan, platform NeuroCatch cepat dan portabel, dan dapat memberikan laporan yang dapat digunakan dalam berbagai konteks, misalnya untuk menilai evolusi kondisi otak setelah gegar otak.

Prosedur Pengujian NeuroCatch jauh lebih hemat waktu:

Persiapan untuk pengujian memakan waktu sekitar 5 menit, dan terdiri dari memasang penutup kepala di kepala pasien dan mendapatkan konduktivitas yang relevan (tingkat impedansi <30kΩ). Pasien tidak memerlukan persiapan khusus untuk tes ini (misalnya, tidak perlu puasa).

Namun, pasien disarankan untuk tidak mengonsumsi alkohol atau obat-obatan sebelum tes NeuroCatch, karena efeknya yang didokumentasikan pada fungsi otak.

Selain itu, pasien juga dapat melaporkan asupan kafein atau nikotin kepada dokter atau teknisi, yang efeknya dapat dipertanggungjawabkan oleh algoritme NeuroCatch. Tes sebenarnya memakan waktu sekitar 6 menit stimulasi suara ( dalam berbagai nada ) dan kognitif ( pasangan kata yang diucapkan ). Rangsangan nada memunculkan respons N100 dan P300 dan pasangan kata yang diucapkan memunculkan N400. Peserta harus memperhatikan rangsangan pendengaran sambil mempertahankan fiksasi visual pada salib yang ditampilkan di monitor.

Hasil tes disajikan melalui profil subjek yang dibuat secara otomatis yang terdiri dari plot radar yang ditumpangkan ke rentang sehat standar untuk memungkinkan perbandingan cepat.

Otomatisasi mempercepat seluruh alur kerja sambil memastikan standardisasi dan objektivitas pengujian.

Secara keseluruhan, laporan ini digunakan oleh para profesional untuk mengidentifikasi area kognitif untuk perbaikan bagi individu yang sehat, tetapi juga untuk menyesuaikan kursus perawatan pasien.

Solusi andal berdasarkan beberapa kolaborasi penting

Sejak awal, para pendiri NeuroCatch ingin secara langsung menjawab kebutuhan akan pengukuran fungsi otak kognitif yang cepat, objektif, dan fisiologis.

Kebutuhannya sangat besar, karena gangguan otak berdampak langsung pada 1 dari 3 orang Amerika Utara, dan rangkaian alat perawatan kesehatan yang tersedia saat ini masih kekurangan instrumen sensitif untuk mengukur fungsi otak kognitif yang sehat versus disfungsi.

Dengan lebih dari 7 tahun R&D di AS, dan lebih dari 25 tahun penelitian ilmiah di balik solusi NeuroCatch, pemantauan tanda vital otak di Neurocatch telah dilakukan dengan atlet elit di Mayo Clinic, di Sanford Clinic dan dengan Creative Artists Agency ( CAA).

Kolaborasi penelitian ini sangat penting dalam komersialisasi Platform NeuroCatch® ( lihat situs web NeuroCatch untuk informasi lebih lanjut tentang perjalanan perusahaan dan badan penelitian dan publikasi ). Rencana pengembangan perusahaan saat ini memberikan peta jalan produk yang sangat jelas untuk memperluas indikasi klinis dan meningkatkan kemudahan penggunaan.

NeuroCatch selalu beroperasi di persimpangan sains, kedokteran, dan bisnis untuk memastikan solusinya inovatif dan efektif.

Lebih khusus lagi, selain proyek R&D yang dilakukan bekerja sama dengan ilmuwan dan dokter Amerika Utara, solusi komersial NeuroCatch digunakan oleh para ilmuwan untuk akuisisi otomatis ERP.

Platform NeuroCatch® menyediakan data ERP mentah, membuka kemungkinan aplikasi yang lebih luas bagi para ilmuwan (sementara data EEG yang mendasarinya juga dapat diakses), tetapi tidak diragukan lagi keuntungan tersebut akan diapresiasi oleh mereka yang terlibat dalam penelitian yang menggunakan ERP.

Misalnya, Platform telah digunakan oleh banyak kelompok independen di dunia akademis selama lebih dari satu dekade (misalnya Mayo Clinic). Ini digunakan secara luas di Amerika Utara dan selanjutnya berkembang di Eropa dan Australia. Platform ini juga digunakan oleh beberapa pusat penelitian top AS (misalnya Cornell) yang menggunakannya dalam penelitian untuk menerbitkan studi independen.

Terakhir, Platform NeuroCatch® telah diterapkan untuk digunakan di berbagai organisasi amatir dan profesional terkemuka yang sedang berkembang dalam olahraga (misalnya, sepak bola remaja, hoki AS, MMA), Pertahanan (misalnya, penelitian veteran), dan Luar Angkasa (misalnya, SpaceX) .

Salah satu contoh penelitian, di mana sistem NeuroCatch digunakan untuk membangun bukti, adalah penelitian yang dilakukan pada olahraga kontak pemuda di Hockey.

Individu dipantau antara baseline, cedera, kembali bermain (RTP), dan akhir musim.

ERP dicatat pada intervensi ini bersamaan dengan administrasi protokol manajemen gegar otak klinis rutin dan intervensi yang ada dan yang baru. Segera setelah gegar otak, perubahan signifikan dapat dideteksi di ketiga metrik ERP, dengan studi tengara awal yang menunjukkan peningkatan amplitudo dan penundaan latensi.

Sementara sebagian besar metrik ini kembali ke level baseline setelah pemain melewati protokol RTP mereka, amplitudo P300 masih jauh lebih tinggi daripada baseline, menunjukkan sensitivitas yang ditingkatkan terhadap gangguan gegar otak residual yang tidak terdeteksi.

Menyoroti lebih lanjut seberapa sensitif Platform NeuroCatch®, analisis serupa telah menunjukkan dan mereplikasi kemampuan untuk mendeteksi perubahan sub-gegar otak pada pemain Hoki dan Sepak Bola yang tidak mempertahankan gegar otak yang terdiagnosis. Hasil NeuroCatch® Platform sangat sensitif terhadap jumlah dampak yang dialami para pemain ini, menunjukkan pola perubahan yang konsisten di seluruh studi.

Asal-usul NeuroCatch dan komitmen berkelanjutan mereka untuk Riset dan Akademisi, kelangkaan alat penilaian yang andal, hasil penelitian NeuroCatch sendiri dan independen, portabilitas platform, otomatisasi proses penilaian, dan penggunaan hasil penilaian untuk meningkatkan kinerja otak individu yang sehat atau menyesuaikan terapi untuk pasien saraf — semuanya mengarah pada pendapat bahwa NeuroCatch telah menciptakan produk yang bermanfaat bagi dokter, peneliti, dan lainnya.

Masih banyak yang menanti NeuroCatch, termasuk standardisasi lebih lanjut di seluruh kelompok pasien dan kelompok usia, dan pengembangan penilaian untuk berbagai kondisi yang lebih luas. Dalam hal itu, NeuroCatch telah memperhatikan siklus yang baik dalam pendekatannya di mana (i) Algoritma otomasi NeuroCatch telah menerjemahkan tes menjadi hasil standar dengan pemindaian independen dari orang yang melakukannya (ii) Saat NeuroCatch dan mitranya melakukan tambahan tes, NeuroCatch dapat memperbaiki database normatif yang ada dengan mempertimbangkan kekhususan pasien akun (misalnya, usia, jenis kelamin, kondisi yang mendasarinya), dengan skalabilitas mengingat waktu tes singkat NeuroCatch. Seperti yang disebutkan oleh Dr. Ryan D'Arcy: “Sepengetahuan kami, pertama yang terkenal dalam hal standardisasi umum ERP berskala luas di masa depan dan data normatif akses terbuka melalui publikasi peer review, sesuatu yang disatukan di bawah kerangka tanda vital otak. Kami pikir ini adalah arah yang sangat penting bagi lapangan untuk bergerak maju ”.

Secara keseluruhan, pencapaian Dr. Ryan D'Arcy dan tim NeuroCatch patut dicatat, untuk sedikitnya, dan potensi implementasi Platform NeuroCatch® harus dipantau secara ketat karena perusahaan membuat kemajuan penting di bidang Regulasi, dengan berencana untuk memperluas izin yang ada untuk penggunaan klinis di AS dan Kanada.

Deskripsi "Demo" yang dilakukan oleh Tim NeuroCatch untuk Layanan NTX

Layanan NTX dapat bertemu (secara virtual) dua kali dengan tim NeuroCatch dalam upaya untuk mengambil bagian dalam pengalaman pengguna yang sebenarnya baik untuk dokter/teknisi ( dalam konteks Tinjauan Produk ini, kata "teknisi" akan digunakan ) dan peserta /pasien.

Secara total, 3 prosedur dilakukan pada 2 peserta sukarelawan yang berbeda.

Setiap prosedur dimulai dengan memastikan peserta relawan memakai headphone dan topi EEG.

Sehubungan dengan Tutup EEG, dokter memastikan impedansi yang tepat diperoleh ( semua elektroda memiliki impedansi sekitar 5 kΩ , kecuali untuk referensi pada 12kΩ ).

Secara paralel, teknisi melakukan wawancara peserta dengan melalui kuesioner dengan pertanyaan yang berkaitan dengan suasana hati, stimulan, obat-obatan, dll., Seluruh proses berlangsung tidak lebih dari 10 menit. Tim menjelaskan bahwa mereka meluangkan waktu untuk tujuan demonstrasi dan menyoroti bahwa tes sering dilakukan dengan cepat di lapangan, dengan waktu tolok ukur tersingkat biasanya total 10 menit.

Pada saat itu, rangkaian tes dimulai, membutuhkan keheningan total selama 6 menit 32 detik yang diperlukan untuk melakukan tes pasien.

Laporan dari pengujian ini dibuat dalam waktu 2 menit, dan siap ditinjau oleh teknisi untuk pasien.

Laporan ini mencakup rekaman bentuk gelombang ERP aktual bersama dengan ikhtisar dari 3 pengujian yang dilakukan (yaitu, N100 untuk menentukan Sensasi Auditori, P300 untuk menentukan Perhatian Dasar, dan N400 untuk menentukan Pemrosesan Kognitif), serta hasil yang lebih terperinci untuk masing-masing 3 tes dengan perspektif amplitudo dan latensi untuk setiap tes dibandingkan dengan sampel (populasi umum dari segala usia dan jenis kelamin).

Sementara halaman ringkasan biasanya menunjukkan 6 nilai ringkasan ini (yaitu, amplitudo dan latensi di setiap jenis tes), dan apakah nilai yang diperoleh “dalam rentang”, untuk peserta pertama yang mengikuti Demo ini, dua nilai P300 tidak ditampilkan di halaman ringkasan namun P300 yang berhasil direkam ditampilkan dalam hasil bentuk gelombang.

Tidak adanya data ringkasan ini terjadi ketika algoritma deteksi puncak NeuroCatch AI belum melewati kriteria yang cukup untuk diaktifkan. Ini adalah fitur desain untuk menghindari kesalahan positif dan memungkinkan algoritme AI untuk terus 'belajar' dari waktu ke waktu, dengan bentuk gelombang ERP yang terekam selalu disediakan sebagai hasil dasar. Meskipun jarang menurut tim NeuroCatch, pendeteksi puncak AI mungkin tidak aktif karena kombinasi faktor, yang dapat memengaruhi data psikofisiologis, termasuk rangsangan eksternal dan/atau faktor intrapersonal (misalnya, keadaan kognitif atau fisiologis peserta selama tes, kurang memperhatikan tes P300, dll).

Akibatnya, algoritme NeuroCatch tidak secara otomatis menghitung amplitudo dan latensi uji P300, namun teknisi/dokter terlatih harus dapat meninjau bentuk gelombang dari laporan mendetail, dan tetap memberikan penilaian kepada pasien terkait uji P300 mereka.

Prosedurnya juga disiapkan untuk peserta sukarelawan lainnya.

Persiapan dilakukan dengan cara yang sama, dan memakan waktu yang kurang lebih sama dengan peserta pertama.

Dalam hal ini, impedansinya hampir sama untuk setiap elektroda pada ~5 kΩ.

Algoritme deteksi puncak AI diaktifkan untuk semua respons ERP, sehingga laporan menyertakan semua nilai dari analisis, termasuk di bagian ringkasan laporan (dengan informasi tentang amplitudo dan latensi P300 disajikan kali ini).

Data untuk sukarelawan sehat ini menunjukkan amplitudo P300 yang lebih rendah dikombinasikan dengan latensi N400 yang meningkat, yang ditafsirkan oleh teknisi NeuroCatch sebagai kemungkinan peserta yang lelah dalam kasus ini, meskipun hasilnya berada dalam kisaran normatif standar.

Untuk memvalidasi hipotesis bahwa adalah mungkin untuk mengoptimalkan hasil, teknisi mengulangi pemindaian NeuroCatch setelah "membangunkan" peserta sukarelawan dengan menyajikan espresso ganda. Serangkaian tes kedua kemudian dilakukan pada peserta sukarelawan.

Kali ini, uji P300 menunjukkan amplitudo yang lebih tinggi dan uji N400 menunjukkan latensi yang lebih pendek.

Sekali lagi, algoritme deteksi puncak AI diaktifkan dan laporan ringkasan juga menunjukkan nilai amplitudo dan latensi untuk ketiga pengujian yang dilakukan. Dalam semua kasus, bentuk gelombang ERP yang direkam sebenarnya tersedia untuk memverifikasi respons fisiologis.

Secara keseluruhan, melakukan dua rangkaian tes (satu segera setelah yang lain) telah memungkinkan kami untuk mengamati bahwa rangkaian tes ini (dan hasil bentuk gelombang yang sesuai) cukup sensitif terhadap perubahan situasi khusus peserta pada hari tertentu (misalnya, tingkat kafein). didalam sistem).

Hal ini semakin mendukung pentingnya pemberian kuesioner awal untuk memastikan bahwa pasien melakukan tes dalam kondisi yang sama (misalnya, # jam tidur pada malam sebelumnya, jumlah kafein yang dikonsumsi pada hari itu), dan untuk memungkinkan teknisi/dokter menginterpretasikan hasil dengan benar. dengan mempertimbangkan kondisi pasien.

Akhirnya, melakukan dua rangkaian tes untuk peserta yang sama menguraikan bagaimana laporan NeuroCatch dapat dengan jelas menyajikan hasil komparatif untuk pasien yang sama pada bagan yang sama, memungkinkan perbandingan kinerja yang tepat di seluruh tes.

Kepengarangan
Ditulis oleh Layanan NTX berafiliasi dengan NeuroCatch . Layanan NTX saat ini berkolaborasi dengan NeuroCatch dan perusahaan induknya HealthTech Connex dalam konteks proyek konsultasi yang luas.

Layanan NTX adalah mitra eksklusif NeuroTechX, yang menyatukan pakar ilmu saraf, teknologi, dan strategi dari berbagai latar belakang profesional dan akademik untuk menawarkan layanan profesional.

NeuroCatch adalah produsen The NeuroCatch® Platform, perangkat medis terkemuka di industri yang menawarkan evaluasi obyektif fungsi kognitif, yang disampaikan dalam hitungan menit di tempat perawatan.

HealthTech Connex adalah perusahaan bioteknologi yang menjembatani kesenjangan antara penelitian dan aplikasi dunia nyata dalam perawatan otak tingkat lanjut.

Kontribusi Desain
Han Cat Nguyen adalah seorang antusias neurotech dan mahasiswa PhD di McGill University. Gairahnya adalah antarmuka otak-komputer, terutama robot yang dikendalikan otak.

Referensi

Berguna, TC (2005). Potensi Terkait Acara: Buku Pegangan Metode. Cambridge, MA: Bradford/MIT Press.

Hajra, SG et al. (2016). Mengembangkan Tanda Vital Otak: Kerangka Awal untuk Memantau Perubahan Fungsi Otak Seiring Waktu. Perbatasan dalam Ilmu Saraf 10, 211.

Fickling, SD et al. (2019). Tanda-tanda vital otak mendeteksi gangguan neurofisiologis terkait gegar otak pada hoki es. Otak 142, 255–262.

Fickling, SD, dkk. (2021). Perubahan tanda vital otak subconcussive memprediksi paparan benturan kepala pada pemain hoki es. Komunikasi Otak 3, edisi 2, 1–10.

Fickling, SD, dkk. (2022). Perubahan subconcussive pada pemain sepak bola muda: bukti objektif menggunakan tanda-tanda vital otak dan akselerometer yang diinstrumentasi. Komunikasi Otak 4, edisi 2, 1–10.

Carrick, FR dkk. (2021). Tanda Vital Otak dalam Hoki Es Elit: Menuju Karakterisasi Nilai Referensi Neurofisiologis Tujuan dan Spesifik untuk Manajemen Gegar Otak. Perbatasan dalam Ilmu Saraf 15, 670563.