In this paper, we present the design of a soft wearable exoskeleton that comprises of a glove embedded with pneumatic actuators of variable stiffness for hand assistive and rehabilitation application. The device is lightweight and easily wearable due to the usage of soft pneumatic actuators. A key feature of the device is the variable stiffness of the actuators at different localities that not only conform to the finger profile during actuation, but also provides customizability for different hand dimensions. The actuators can achieve different bending profiles with variable stiffness implemented at different localities. Therefore, the device is able to perform different hand therapy exercises such as full fist, straight fist, hook fist and table top. The device was characterized in terms of its range of motion and maximum force output. Experiments were conducted to examine the differences between active and passive actuation. The results showed that the device could achieve hand grasping and pinching with acceptable range of motion and force.

Abstract A prevalent view in treating age-dependent disorders including Alzheimer’s disease (AD) is that the underlying amyloid plaque pathology must be targeted for cognitive improvements. In contrast, we report here that repeated scanning ultrasound (SUS) treatment at 1 MHz frequency can ameliorate memory deficits in the APP23 mouse model of AD without reducing amyloid-β (Aβ) burden. Different from previous studies that had shown Aβ clearance as a consequence of blood-brain barrier (BBB) opening, here, the BBB was not opened as no microbubbles were used. Quantitative proteomics and functional magnetic resonance imaging revealed that ultrasound induced long-lasting functional changes that correlate with the improvement in memory. Intriguingly, the treatment was more effective at a higher frequency (1MHz) than at a frequency within the range currently explored in clinical trials in AD patients (286 kHz). Together, our data suggest frequency-dependent bio-effects of ultrasound and a dissociation of cognitive improvement and Aβ clearance, with important implications for the design of trials for AD therapies. Summary The therapeutic effect of ultrasound on memory in AD mice leads to altered protein expression and improved functional connectivity in the absence of amyloid-β removal. Of two frequencies explored, the higher ultrasound frequency (1 MHz) is more effective.

Rodent models are important research tools for studying the pathophysiology of traumatic brain injury (TBI) and developing potential new therapeutic interventions for this devastating neurological disorder. However, the failure rate for the translation of drugs from animal testing to human treatments for TBI is 100%, perhaps due, in part, to distinct timescales of pathophysiological processes in rodents versus humans that impedes translational advancements. Incorporating clinically relevant biomarkers in preclinical studies may provide an opportunity to calibrate preclinical models to human TBI biomechanics and pathophysiology. To support this important translational goal, we conducted a systematic literature review of preclinical TBI studies in rodents measuring blood levels of clinically used NfL, t-Tau, p-Tau, UCH-L1, or GFAP, published in PubMed/MEDLINE up to June 13th, 2023. We focused on blood biomarker temporal trajectories and their predictive and pharmacodynamic value and discuss our findings in the context of the latest clinical TBI biomarker data. Out of 369 original studies identified through the literature search, 71 met the inclusion criteria, with a median quality score on the CAMARADES checklist of 5 (interquartile range 4-7). NfL was measured in 17 preclinical studies, GFAP in 41, t-Tau in 17, p-Tau in 7, and UCH-L1 in 19 preclinical studies. Data in rodent models show that all blood biomarkers exhibited injury severity-dependent elevations, with GFAP and UCH-L1 peaking within hours after TBI, NfL peaking within days after TBI and remaining elevated up to 6 months post-injury, whereas t-Tau and p-Tau levels were gradually increased many weeks after TBI. Blood NfL levels emerges as a prognostic indicator of white matter loss after TBI, while both NfL and GFAP hold promise for pharmacodynamic studies of neuroprotective treatments. Therefore, blood-based preclinical biomarker trajectories could serve as important anchor points that may advance translational research in the TBI field. However, further investigation into biomarker levels in the subacute and chronic phases will be needed to more clearly define pathophysiological mechanisms and identify new therapeutic targets for TBI.

Physical exercise may reduce dementia risk in aging, but varying reports on its effectiveness make it challenging to ascribe what level of exercise will have significant longer-term effects on important functions such as hippocampal-based learning and memory. This study compared the effect of three different 6-month exercise regimens on hippocampal-dependent cognition in healthy, elderly individuals. Participants, aged 65-85 with no cognitive deficits, were randomly assigned to one of three exercise interventions (low (LIT), medium (MIT), and High intensity interval training (HIIT), respectively). Each participant attended 72 supervised exercise sessions over a 6-month period. A total of 151 participants completed all sessions. Cognitive testing for hippocampal performance occurred monthly, as did blood collection, and continued for up to 5 years following initiation of the study. Multimodal 7 Tesla MRI scans were taken at commencement, 6 and 12 months. After 6 months, only the HIIT group displayed significant improvement in hippocampal function, as measured by paired associative learning (PAL). MRI from the HIIT group showed abrogation of the age-dependent volumetric decrease within several cortical regions including the hippocampus and improved functional connectivity between multiple neural networks not seen in the other groups. HIIT-mediated changes in the circulating levels of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) and cortisol correlated to improved hippocampal-dependent cognitive ability. These findings demonstrate that HIIT significantly improves and prolongs the hippocampal-dependent cognitive health of aged individuals. Importantly, improvement was retained for at least 5 years following initiation of HIIT, suggesting that the changes seen in hippocampal volume and connectivity underpin this long-term maintenance. Sustained improvement in hippocampal function to this extent confirms that such exercise-based interventions can provide significant protection against hippocampal cognitive decline in the aged population. The changes in specific blood factor levels also may provide useful biomarkers for choosing the optimal exercise regimen to promote cognitive improvement.

Prospective memory (PM) impairment is a common consequence of moderate-severe traumatic brain injury (TBI). Compensatory strategy training and rehabilitation (COMP) is the usual treatment of PM deficits through environmental modification and the use of assistive methods such as diaries and routines. The study intends to examine the changes in white matter integrity, as measured by advanced diffusion magnetic resonance imaging (dMRI) following COMP intervention in moderate-severe TBI patients. Nine COMP intervention and twelve routine care comparison cohort moderate-severe TBI patients were recruited from level 1 trauma centres in the Brisbane metropolitan area. Both groups were imaged at least one-month post-TBI for a baseline scan. COMP group was imaged again after a 6-week COMP intervention program and the comparison group was imaged again at least 6 weeks after the baseline scan. MRI scan included structural imaging and dMRI, which the latter fitted for the Neurite Orientation Dispersion and Density Imaging (NODDI) model. Only the comparison group had decreased Neurite Density Index in the major white matter tracts and increased isotropic diffusion in the fluid space between the cortical folds. Our results indicated that COMP intervention slowed down the neural degeneration in moderate-severe TBI patients as compared to routine medical care/rehabilitation.