Long-Term Brain–Computer Interface Functional Electrical Stimulation Enhances Neuroplasticity and Functional Recovery in Elderly Stroke: A 4.5-Year Longitudinal Study Integrating Electroencephalography Biomarkers and Clinical Assessments
Notice bibliographique
Résumé
Stroke-induced motor and cognitive impairments substantially reduce the quality of life in elderly populations, driving the need for rehabilitation strategies that integrate neural plasticity and functional recovery. In this 4.5-year longitudinal study, we evaluated the efficacy of brain–computer interface combined with functional electrical stimulation (BCI-FES) versus FES only and conventional care (control) in 100 stroke survivors (60 to 90 years; 4,172 total screened, with 24 chronic-stage patients [>1 year post-onset] completing long-term follow-up). We integrated clinical metrics (Fugl-Meyer assessment [FMA], modified Barthel index [MBI], and Montreal Cognitive Assessment [MoCA]) with electroencephalography-based neurophysiological profiling to dissect recovery mechanisms. BCI-FES yielded superior and sustained improvements across all domains: motor function (FMA Δ = 4.5 ± 1.2 points, Cohen’s d = 1.2) versus FES (Δ = 1.7 ± 0.8, d = 0.4) and control (Δ = 0.9 ± 0.6, d = 0.2), functional independence (MBI Δ = 5.4 ± 1.5, d = 1.1) exceeding FES (Δ = 2.2 ± 1.1, d = 0.4) and control (Δ = 1.3 ± 0.5, d = 0.5), and cognitive function (MoCA Δ = 1.6 ± 0.5, d = 0.8 at 4 months), although cognitive gains declined to near baseline by 4.5 years. Hemorrhagic stroke patients showed exceptional BCI-FES responses, while ischemic patients exhibited higher variability. Neurophysiologically, BCI-FES induced theta (Cz and C4) and alpha (FC3 and CP3) power increases, with theta power at Cz strongly predicting FMA gains ( r = 0.68), and enhanced theta/alpha band functional connectivity (clustering coefficient +22%, local efficiency +18%, and small-world index +15%). Predictive modeling identified that an optimal treatment window (3 to 12 months post-onset with 10 to 15 weeks of therapy) maximizes recovery via peak neuroplasticity, and a responder profile (stroke duration <23 months) includes patients with residual plasticity (age <70, baseline MBI >40), predicting 76% of favorable outcomes. These findings establish BCI-FES as a transformative rehabilitation tool, driving dual-phase recovery via early cortical plasticity and sustained network coherence while highlighting the need for age-tailored cognitive maintenance strategies. This work redefines precision stroke care by merging clinical outcomes with mechanistic insights, positioning BCI-FES as the standard of care for diverse stroke subtypes.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».