Bewegung und Empfindung für fortgeschrittene prothetische Hände

Das allgemeine Design der Studie ist in zwei Teile gegliedert: die Zeitpläne vor und nach der Implantation:

Während der 30 Tage vor der Implantation wird der Teilnehmer gebeten, einen kleinen Computer mit einem Oculus Rift-Headset und einem Leap Motion-Handtracker mit nach Hause zu nehmen. Der Teilnehmer wird gebeten, diese Gegenstände fünf (5) Mal pro Woche für 30 Minuten pro Sitzung zu verwenden und mit einer angezeigten Virtual-Reality-Umgebung zu interagieren. In dieser Umgebung bewegt der Teilnehmer seine intakte Hand und die Sprungbewegung zeigt die Handbewegungen in der virtuellen Umgebung an, wobei die intakten Handbewegungen zwischen zwei Handfaksimiles gespiegelt werden. Der Teilnehmer wird angewiesen, sowohl seine Phantomhand als auch seine intakte Hand gespiegelt zu bewegen und zu strecken. Der Zweck dieser Übungen besteht darin, dem Teilnehmer zu ermöglichen, sich an den Aufbau der virtuellen Realität (Ausrüstung und Anzeige) zu gewöhnen, sowie einen Spiegelkasten-ähnlichen Effekt bereitzustellen, bei dem das virtuelle Handfaksimile für seine Phantomhand auf seinen Körper abgebildet wird.

Die zweite Phase des allgemeinen Designs dauert 30–90 Tage nach der Implantation. Wir werden elektrophysiologische Aufzeichnungen von einem einzelnen Mikroelektroden-Array durchführen, das entweder in den N. medianus, radial oder ulnaris implantiert ist. Neurale Signale (einzelne und zusammengesetzte Aktionspotentiale), die durch vielfältige Bewegungen der Finger und des Daumens hervorgerufen werden, werden auf dem implantierten Mikroelektrodenarray aufgezeichnet. Durch die Aufzeichnung elektrischer Signale von den Nerven hoffen die Forscher, Fingerbewegungen in Echtzeit mit maschinellen Lernalgorithmen zu entschlüsseln. Die Teilnehmer werden gebeten, während der Trainingsphase Aufgaben in einer kontrollierten virtuellen Umgebung zu erledigen. Die virtuelle Umgebung, die virtuelle Arme und Hände umfasst, wird dem Teilnehmer über die Oculus Rift, eine Virtual-Reality-Brille, präsentiert. Die Aufgabe erfordert die Aufzeichnung der Position der Arme im Raum, was mit dem Vicon-Bewegungserfassungssystem erreicht wird, das Infrarot-reflektierende Markierungen verwendet, die an den Armen der Teilnehmer angebracht sind. Die Ermittler werden auch ein markerloses Bewegungserfassungssystem, Leap Motion, verwenden, um die spezifischen Bewegungen der intakten Hand zu verfolgen. Nach dem Training zielen die Ermittler darauf ab, Fingerbewegungen in den Umgebungen der virtuellen Realität in Echtzeit zu decodieren.