Purpose: While current rehabilitation practice for improving arm and hand function relies on physical/occupational therapy, a growing body of research evaluates the effects of technology-enhanced rehabilitation. We review interventions that combine a brain-computer interface (BCI) with electrical stimulation (ES) for upper limb movement rehabilitation to summarize the evidence on (1) populations of study participants, (2) BCI-ES interventions, and (3) the BCI-ES systems.
Method: After searching seven databases, two reviewers identified 23 eligible studies. We consolidated information on the study participants, interventions, and approaches used to develop integrated BCI-ES systems. The included studies investigated the use of BCI-ES interventions with stroke and spinal cord injury (SCI) populations. All studies used electroencephalography to collect brain signals for the BCI, and functional electrical stimulation was the most common type of ES. The BCI-ES interventions were typically conducted without a therapist, with sessions varying in both frequency and duration.
Results: Of the 23 eligible studies, only 3 studies involved the SCI population, compared to 20 involving individuals with stroke.
Conclusions: Future BCI-ES interventional studies could address this gap. Additionally, standardization of device and rehabilitation modalities, and study-appropriate involvement with therapists, can be considered to advance this intervention towards clinical implementation.
Objectif: les pratiques de réadaptation actuelles pour améliorer le fonctionnement de la main et du bras reposent sur la physiothérapie et l’ergothérapie, mais de plus en plus de recherches évaluent les effets de la réadaptation améliorée par la technologie. Les chercheurs analysent les interventions qui combinent une interface cerveau-ordinateur (ICO) à la stimulation électrique (SÉ) en réadaptation des mouvements des membres supérieurs pour résumer les données probantes sur 1) les populations de participants aux études, 2) les interventions d’ICO-SÉ et 3) les systèmes d’ICO-SÉ.
Méthodologie: après avoir fouillé sept bases de données, deux analystes ont extrait 23 études admissibles. Les chercheurs ont regroupé l’information sur les participants aux études, de même que sur les interventions et les approches utilisées pour mettre au point des systèmes d’ICO-SÉ intégrés. Les études portaient sur l’utilisation des interventions d’ICO-SÉ auprès des populations victimes d’un accident vasculaire cérébral ou d’une lésion médullaire. Toutes faisaient appel à l’électroencéphalographie pour obtenir les signaux cérébraux de l’ICO, et la SÉ fonctionnelle était la SÉ la plus courante. Les interventions d’ICO-SÉ se déroulaient généralement sans thérapeute, et la fréquence et la durée des séances étaient variables.
Résultats: sur les 23 études admissibles, seulement trois traitaient de la population victime d’une lésion médullaire, par rapport à 20 de personnes victimes d’un accident vasculaire cérébral.
Conclusions: les futures études d’interventions d’ICO-SÉ pourraient corriger cette lacune. De plus, on peut envisager de standardiser les modalités des appareils et de la réadaptation et de prévoir une participation avec les thérapeutes adaptée à l’étude pour faire progresser cette intervention vers la mise en œuvre clinique.
Keywords: brain-computer interfaces; electric stimulation; electric stimulation therapy; neurological rehabilitation; upper extremity.
© Canadian Physiotherapy Association, 2023.