Skip to main content

Træning af hjernen skal få liv i armen

I øjenhøjde med patienterne tester en læge i Brønderslev et BCI-system til rehabilitering. Hjerne-computer-forbindelsen skal hjælpe patienter med stroke til bedre at genvinde førligheden i armen.

Reservelæge og ph.d.-studerende Benjamin Svejgaard, fra Neurologisk Afdeling på Aalborg Universitetshospital, følger som et led i sit ph.d.-projekt BCI-STAR: »Brain Computer Interface til genoptræning af armen efter stroke« hjernebølgers udsving. Lars Horn / Baghuset
Reservelæge og ph.d.-studerende Benjamin Svejgaard, fra Neurologisk Afdeling på Aalborg Universitetshospital, følger som et led i sit ph.d.-projekt BCI-STAR: »Brain Computer Interface til genoptræning af armen efter stroke« hjernebølgers udsving. Lars Horn / Baghuset

Antje Gerd Poulsen,  antje@videnskabogsundhed.dk

24. jan. 2023
8 min

Det sker hver dag for 40 danskere: En hjerneblødning eller en blodprop ændrer deres liv fra det ene øjeblik til det andet. En hurtig, specialiseret tværfaglig indsats kan hjælpe mange tilbage til en tilværelse, hvor de stort set kan klare sig selv.

Og i en nær fremtid kan rehabiliteringen måske blive endnu bedre med BCI, en hjerne-­computer-forbindelse, som kan udnytte hjernens plasticitet til at danne nye signalveje. Det er tanken bag et forsøg på Neuroenhed Nord i Brønderslev.

En »gal videnskabsmands« laboratorium

Kører man sydfra op gennem Jylland og ­tager broen i Aalborg tværs over Limfjordens krappe bølger, så lander man snart i Brønderslev og kan hilse på reservelæge, ph.d.-­studerende Benjamin Svejgaard fra Neurologisk Afdeling på Aalborg Universitetshospital.

Han brænder for rehabilitering – og teknologi. Og så studerer han bølger – ikke Limfjordens bølger, men hjernebølger. Som led i sit ph.d.-projekt BCI-STAR: »Brain Computer Interface til genoptræning af armen efter stroke« følger han hjernebølgers udsving på en monitor under en særlig form for genoptræning, som han tester i sit laboratorium. 

Benjamin Svejgaard viser vej til en rødstensbygning med sadeltag, byens gamle hospi­tal. Lokalerne huser i dag Neuroenhed Nord, hvor patienter med stroke får hjælp til at finde tilbage til en hverdag igen i hænderne på bl.a. fysio- og ergoterapeuter, neurologer og neuropsykologer. Tværfaglig specialiseret neurohabilitering hedder det.

I et tidligere røntgenlokale arbejder ­Benjamin Svejgaard på sit forskningsprojekt i samarbejde med adjunkt, ph.d. Andrew Stevenson.

De er begge tilknyttet Center for Neuroteknologi og Rehabilitering på Aalborg Universitet, hvis formål er at udvikle forskningsbaseret genoptræning af stroke-patienter i Region Nordjylland.

Behovet er stort. Alene i 2019 blev 1.309 borgere i Region Nordjylland diagnosticeret med stroke.

Lokalet ligger på en tidligere fødegang, som engang må have genlydt af støn og klager, fødselsskrig, glædesudbrud og travle træskofødder.

Nu er her langt mere stille, men stadig travlt, for de to forskere har på skift patienter til en helt særlig form for genoptræning: BCI-træning.

Her er hverken tale om implantater eller anden teknologi, som skal ind i kroppen. Her opfanges hjernesignalerne af den velkendte EEG-cap, som minder om en badehætte, og som i årevis har været anvendt ­inden for hjerneforskning og til rehabilitering. BCI-træning er velkendt, men ikke lige netop det her BCI-system.

I lokalet står monitorer, skærme, computere og andet apparatur rundt omkring på bordene med ledninger kabler og stik i et tilsyneladende virvar.

»Det er er lidt ,en gal videnskabsmand-­setup’ vi har«, griner Benjamin Svejgaard. Men der er en forklaring: Forskningsgruppen har selv sat systemet sammen.

»Man kan købe off the shelf-systemer, men når det går i stykker, kan man ikke repa­rere på det. Fordelen ved det her er også, at vi kan justere på det, og vi kan arbejde med meget præcis stimulation af hjernen«.

»Hjernen forventer et sensorisk feedback i forbindelse med en bevægelse. Vi giver bare mere af den«Benjamin Svejgaard
Reservelæge og ph.d.-studerende Benjamin Svejgaard. Foto: Lars Horn / Baghuset
Reservelæge og ph.d.-studerende Benjamin Svejgaard. Foto: Lars Horn / Baghuset

Hjernen får »fake news«

Forsøget gælder en bestemt patientgruppe: patienter med lammelse af armens muskler efter stroke. De får tolv sessioner af en halv times varighed hos forskerne. Benjamin Svejgaard har patienter her tre gange om ugen. Resten af tiden er han »læge på gulvet« på Aalborg Sygehus.

»Vi har både erhvervsaktive og mange patien­ter, som netop er kommet på pension, hvor en hjerneblødning vender op og ned på det hele. Huset skal måske sælges, ferien med børnebørnene skal aflyses. De mister alt, hvad de har set frem til. Hvis vi kan give dem bare en lille del af det tilbage, så er det en succes«, siger Benjamin Svejgaard.

»Vi giver dem mulighed for i højere grad at klare sig selv – uden andre skal made dem, knappe skjorter og den slags, men vi har også patienter, der ikke bliver bedre. Det er desværre ikke en mirakelkur«, siger han.

Projektet har kørt i halvandet år, og 35 patienter har været igennem. 60 er målet.

Siddende i en stol får patienten en EEG-cap på og skal i gang med træningen, som foregår ad to omgange.

Benjamin Svejgaard forklarer:

»Patienten laver en simpel bevægelse med at vippe håndleddet op og ned 30 gange. Så måler vi på den røde linje her på skærmen. Det er hjernens mønster i form at elektrisk aktivering, når man forsøger at gøre noget. For hjernevævet er ofte stadig intakt, selv om nervebanerne er klippet over«.

Efter de 30 gange, får patienten to elektroder plastret på undersiden af armen.

Endnu engang træner patienten 30 gange med hånden, men denne gang, får patienten et stød i musklen for hver bevægelse, og det stød opfanger hjernen.

»Hjernen forventer et sensorisk feedback i forbindelse med en bevægelse. Vi giver bare mere af den. Og vi timer det, så det sensoriske signal kommer tilbage til hjernen samtidig med, at der er allermest aktivitet i den motoriske del af hjernen, så de to ting bliver koblet sammen«.

Meningen er at udnytte hjernens plasticitet, så der dannes nye nerveforbindelser.

»Jo flere gange vi gør det her, jo mere kommer hjernen til at tro på, at der er en sammenhæng mellem den og armen, selv om sammenhængen er gået i stykker. Min vejleder plejer at sige, at vi giver hjernen ,fake news’ om, at den virker, som den skal«, siger Benjamin Svejgaard.

Det særlige ved det her BCI-system er, at forskerne meget præcist måler det tidspunkt, hvor hjernen aktiveres allermest.

»Det er derfor vi laver 30 stimulationer først. Inden runde to beregner vi et tidspunkt, f.eks. ,-135 ms’, som betyder, at patien­tens hjerne er mest aktiv 135 millisekunder inden cue’et gives. Så timer vi stimulationen sådan, at sansningen af stimulationen rammer hjernen, mens den er allermest aktiv i at forsøge at bevæge armen. Andre BCI-systemer bruger ikke den timing, så det er specielt for vores«, forklarer han. 

»Tidligere forsøg har vist, at vores system ,slår’ almindelig, ikke-timet BCI i effekt, og det er derfor vi gerne vil arbejde videre i den retning«.

Metoden er udviklet i Aalborg, og i 2017 vandt gruppen den internationale BCI-pris for netop dette system.

Patienten har fået en EEG-cap på hovedet. Nu sprøjter lægen en kølig gel ind gennem hullerne, som sikrer en bedre kontakt mellem elektroderne i hætten og kraniets overflade, og dermed en bedre overførsel af hjernens signaler. Lars Horn / Baghuset
Patienten har fået en EEG-cap på hovedet. Nu sprøjter lægen en kølig gel ind gennem hullerne, som sikrer en bedre kontakt mellem elektroderne i hætten og kraniets overflade, og dermed en bedre overførsel af hjernens signaler. Lars Horn / Baghuset
»Vi ved, at BCI-træning virker, men hvor meget bedre kan armen blive? Og hvor længe holder effekten? Det vil vi gerne vide, før vi gør det til en fast del af rehabiliteringen«Benjamin Svejgaard

Effekten skal måles – også efter patientens målestok

Forskerne måler effekten ved hjælp af TMS – altså magnetstimulation, som aktiverer hjernen.

Benjamin Svejgaard demonstrerer på sig selv: Han plastrer tre elektroder på under­siden af den ene arm, og med den anden hånd holder han magnetspolerne over hovedet.

»Tryk på den gule knap der«, siger han. Idet knappen bliver trykket ind, krummer hånden på armen med elektroder sig sammen.

Magnetspolerne har aktiveret motor cortex, som igen har sendt signal til musklerne i hånden om at bevæge sig.

Signalstyrken, amplituden, i elektroderne på armen, læses som en måling på, hvor ­meget kontakt der er mellem hjerne og hånd. Jo større amplitude, desto bedre er forbindelsen mellem hjerne og muskel. 

Fra første session til den sidste skal der gerne være bedre kontakt.

Forskerne måler med TMS i starten, midten og slutningen af forsøget.

Og indtil videre ser det ud til, at der er bedre forbindelse mellem hjerne og arm efter træningen, også en halv time efter. Men forskerne ved ikke, om virkningen holder længere endnu.

»Vi ved, at BCI-træning virker, men hvor meget bedre kan armen blive? Og hvor længe holder effekten? Det vil vi gerne vide, før vi gør det til en fast del af rehabiliteringen«.

TMS-målingen skal dog ikke stå alene.

»Vi vil gerne måle på den kliniske skala, altså, hvad kan patienten? For det er jo fint nok at sige til patienten: Nå Peter, nu er din amplitude 20 procent større, er du ikke glad? – men hvis han stadig ikke kan knappe skjorten, er det jo ikke så interessant«.

Derfor har forskerne også en klinisk skala, hvor de måler patientens motoriske færdigheder seks måneder og 12 måneder efter forsøget.

»Nogle af vores patienter går ud herfra og går direkte tilbage til arbejdsmarkedet«, fortæller Benjamin Svejgaard. Det gjaldt f.eks. den første patient i forsøget her.

»Det var en ung, sportstrænet familiefar. Han fik en hjerneblødning og sad i kørestol og var helt slap i kroppen, da han kom her. Han gennemgik som alle andre den specialiserede rehabilitering, og deltog også i forsøget. Nu er han tilbage på fuld tid som skolelærer«.

Det handler om livskvalitet. Nogle gange tilsyneladende små ting, men af stor betydning for den enkelte som at kunne lyne en lynlås eller binde et snørebånd.

»Det handler om, hvordan patienten kommer tilbage til et liv, som er godt. Måske ikke det samme. Men godt«, siger Benjamin. Han undrer sig over, at forskning i rehabilitering ikke prioriteres højere.

»Blå blink og præhospital indsats har som regel nemmere ved at få forskningsbevillinger, for hvem synes ikke, det er vigtigt at redde flere liv? Desværre har forskning i forløbet efter den akutte behandling svært ved at få midler. Men det er jo mindst lige så vigtigt at hjælpe patienter med at få et værdigt liv efter en stor hjerneskade«.

Benjamin Svejgaard monterer elektroder på patientens arm. Via de store runde elektroder stimulerer han musklerne med en let strøm. Med de andre mindre elektroder måler han armens aktivitet, når patienten træner. Foto: Lars Horn / Baghuset
Benjamin Svejgaard monterer elektroder på patientens arm. Via de store runde elektroder stimulerer han musklerne med en let strøm. Med de andre mindre elektroder måler han armens aktivitet, når patienten træner. Foto: Lars Horn / Baghuset

Han er drevet af de positive skæbner, han oplever, og forstår ikke, at så få læger interesserer sig for rehabilitering. Og at det ikke er et speciale som i de fleste andre lande, men »kun« et subspeciale.

»Når jeg ser patienterne første gang, har de nærmest aldrig haft det værre. Men under genoptræningen får de det gradvist bedre og bliver også gladere. De gennemgår en kæmpe personlig udvikling, indtil de til sidst bliver udskrevet. Det er enormt givende som fagperson at være del af«.

Hvis forsøget her falder positivt ud, vil Benjamin Svejgaard gerne implementere BCI-systemet og forske videre i effekten.

»Jeg vil gerne lave et multicenterstudie med Frederikshavn, Thisted, Skive og Hammel, hvor alle patienter tilbydes interventionen – altså ingen kontrolgruppe – men hvor vi så kigger nærmere på måder at forudsige, hvem der får mest gavn af træningen. Er der f.eks. forskel på blødninger og propper? Betyder lokalisationen af skaden noget? Og hvad med alder eller forudgående sygdomme?«.

Set fra Benjamin Svejgaards perspektiv, er det positivt, at der også findes nogle store aktører internationalt, som udvikler på BCI-teknologierne, som beskrevet i to artikler i Ugeskrift for Læger 1/2023: »En chip i hjernen er ikke længere en sci fi-drøm« og »Danske forskere er begejstrede – og skeptiske« Det er godt, at der forskes i BCI i forskellige sammenhænge og brancher, hvor pengene flyder lidt rigeligere end inden for sundhedsvæsnet. For hvad der sker i den store verden, kan have en afsmittende virkning i Brønderslev.