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Virtuelle Neuroprothese: Wiederherstellung des Tastsinns bei Amputierten

13. September 2023 aktualisiert von: Florida Atlantic University

Virtuelle Neuroprothese: Wiederherstellung der Autonomie von Menschen mit Neurotrauma

Das übergeordnete Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer virtuellen Neuroprothese, bei der ein Nachbau eines neuralen Implantats nach außen gebracht und in einer gut kontrollierten mikrofluidischen Kammer untergebracht wird, wodurch die intrinsischen Einschränkungen hochinvasiver Studien mit neuralen Implantaten verringert werden. Gesunde und amputierte Probanden werden rekrutiert, um eine geschickte künstliche Hand und einen künstlichen Arm mit Elektromyogrammsignalen zu steuern, während gleichzeitig Elektroenzephalogramm (EEG)-Signale gemessen werden. Greifkraftmessungen von Robotern werden biomimetisch in elektrische Impulse umgewandelt, die denen ähneln, die im peripheren Nervensystem gefunden werden, um die In-vitro-Nervenregeneration nach einem Neurotrauma zu katalysieren. Die synergistischen Beiträge dieses multidisziplinären Projekts werden zu einem transformativen Verständnis der symbiotischen Interaktion neuronaler Plastizität in Mensch-Roboter-Systemen führen. Derzeit gibt es kein systematisches Verständnis dafür, wie taktile Feedback-Signale zur neuralen Regeneration afferenter neuraler Bahnen beitragen können, um die Somatosensorik wiederherzustellen und die motorische Funktion bei Amputierten, die mit neuroprothetischen Gliedmaßen ausgestattet sind, zu verbessern. Die Bewältigung dieses Problems wird ein bedeutender Durchbruch für das wichtige Gebiet der Neuroprothetik sein.

Studienübersicht

Status

Abgeschlossen

Bedingungen

Intervention / Behandlung

Detaillierte Beschreibung

Über einen oder mehrere Tage werden neurobehaviorale Prozesse bei Menschen untersucht, die einen Roboterarm und eine Roboterhand steuern, um einfache motorische Aufgaben auszuführen (z. Transport zerbrechlicher Objekte), während ein virtuelles Regenerationsprotokoll für periphere Nerven den Benutzern biologisch realistische, idiosynkratische Parameter für die Wiederherstellung der haptischen Empfindung liefert (in doppelblinder Weise kennen die zellulären Neurophysiologen, die die neurale Regeneration mit Mikroskopie charakterisieren, den Namen und den Zustand der Probanden nicht). ; und den Menschen-Experimentatoren ist der haptische Feedback-Parameter nicht bekannt, der jeden Tag im Experiment verwendet wird, der vom Neurophysiologen in einem Black-Box-Bereich der Software im Fall der mikroskopischen Bewertung der Nervenregeneration (früh Teil des Projekts) oder die bei Impedimetriemessungen in Echtzeit automatisch vom System eingegeben wird (späterer Teil des Projekts)).

Die wichtigsten experimentellen Faktoren sind „haptisches Feedback“ mit drei Modalitäten: vollständig, partiell (abhängig von der Nervenregeneration) und null; und um die menschliche Kontrollstrategie herauszufordern und Anforderungen an haptische Informationen zu stellen, das „transportierte Objektgewicht“ (schwer, mittel und leicht).

Aufnahmetechniken: Elektroenzephalographie (EEG), Elektromyographie (EMG) und Verhaltensleistung der Probanden.

Studientyp

Interventionell

Einschreibung (Tatsächlich)

21

Phase

  • Unzutreffend

Kontakte und Standorte

Dieser Abschnitt enthält die Kontaktdaten derjenigen, die die Studie durchführen, und Informationen darüber, wo diese Studie durchgeführt wird.

Studienorte

  • Vereinigte Staaten
    • Florida
      • Boca Raton, Florida, Vereinigte Staaten, 33431
        • Florida Atlantic University

Teilnahmekriterien

Forscher suchen nach Personen, die einer bestimmten Beschreibung entsprechen, die als Auswahlkriterien bezeichnet werden. Einige Beispiele für diese Kriterien sind der allgemeine Gesundheitszustand einer Person oder frühere Behandlungen.

Zulassungskriterien

Studienberechtigtes Alter

18 Jahre bis 65 Jahre (Erwachsene, Älterer Erwachsener)

Akzeptiert gesunde Freiwillige

Ja

Beschreibung

Einschlusskriterien:

  • Keine neurologische Beeinträchtigung des Tastempfindens.

Ausschlusskriterien:

  • Jünger als 18 oder älter als 65

Studienplan

Dieser Abschnitt enthält Einzelheiten zum Studienplan, einschließlich des Studiendesigns und der Messung der Studieninhalte.

Wie ist die Studie aufgebaut?

Designdetails

  • Hauptzweck: Grundlegende Wissenschaft
  • Zuteilung: N / A
  • Interventionsmodell: Einzelgruppenzuweisung
  • Maskierung: Keine (Offenes Etikett)

Waffen und Interventionen

Teilnehmergruppe / Arm
Intervention / Behandlung
Experimental: Nervenwachstum während der Prothesenkontrolle

Bestimmen Sie die optimalen Bedingungen, die die sensorische Wiederherstellung bei Menschen ohne Gliedmaßen fördern, mit einem adaptiven haptischen Feedback-Kontrollgesetz, das die Erfahrung neuronaler Plastizität nachahmt.

Zum Einsatz kommt der Eingriff „Sensorische Wiederherstellung während der Prothesenkontrolle“.
Verhalten: Sensorische Wiederherstellung während der Prothesenkontrolle
Menschliche Probanden, die eine Roboterarm/Hand-Schnittstelle verwenden, werden im Laufe der Zeit unterschiedliche Berührungsempfindungen erfahren.

Was misst die Studie?

Primäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Leistungsmetriken für künstliche Handgriffe
Zeitfenster: 1 Woche
Der Prozentsatz, dass gegriffene Gegenstände erfolgreich ohne Rutschen oder Herunterfallen transportiert werden, wenn sie von Amputierten mit einer künstlichen Hand gesteuert werden.
1 Woche

Sekundäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Neuritenregeneration der Spinalganglien
Zeitfenster: 1 Woche
Die Dauer der Neuritenregeneration 1 Woche nach der Axotomie wird quantifiziert. Die Spinalganglien werden in vitro in einem Mehrkanal-Mikroelektroden-Array kultiviert. Die neuronale Kultur wird auf der Grundlage der Berührungsempfindungen der künstlichen Hand, die von Amputierten verwendet wird, elektrisch stimuliert. Die Berührungsempfindungen der Fingerspitzen werden biomimetisch in Impulse umgewandelt, die Aktionspotentialen für die elektrische Stimulation ähneln. Die Länge der Neuritenregeneration wurde mithilfe von NeuronJ quantifiziert, um Bilder zu Beginn und am Ende der Studie zu vergleichen.
1 Woche

Mitarbeiter und Ermittler

Hier finden Sie Personen und Organisationen, die an dieser Studie beteiligt sind.

Sponsor

Florida Atlantic University

Mitarbeiter

University of Utah
National Institute for Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB)

Ermittler

  • Hauptermittler: Erik Engeberg, Ph.D., Florida Atlantic University

Studienaufzeichnungsdaten

Diese Daten verfolgen den Fortschritt der Übermittlung von Studienaufzeichnungen und zusammenfassenden Ergebnissen an ClinicalTrials.gov. Studienaufzeichnungen und gemeldete Ergebnisse werden von der National Library of Medicine (NLM) überprüft, um sicherzustellen, dass sie bestimmten Qualitätskontrollstandards entsprechen, bevor sie auf der öffentlichen Website veröffentlicht werden.

Haupttermine studieren

Studienbeginn (Tatsächlich)

15. Oktober 2017

Primärer Abschluss (Tatsächlich)

26. Oktober 2021

Studienabschluss (Tatsächlich)

26. Oktober 2021

Studienanmeldedaten

Zuerst eingereicht

13. Juni 2018

Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat

26. Juni 2018

Zuerst gepostet (Tatsächlich)

10. Juli 2018

Studienaufzeichnungsaktualisierungen

Letztes Update gepostet (Tatsächlich)

18. September 2023

Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt

13. September 2023

Zuletzt verifiziert

1. September 2023

Mehr Informationen

Begriffe im Zusammenhang mit dieser Studie

Andere Studien-ID-Nummern

  • FloridaAU
  • R01EB025819 (US NIH Stipendium/Vertrag)

Plan für individuelle Teilnehmerdaten (IPD)

Planen Sie, individuelle Teilnehmerdaten (IPD) zu teilen?

JA

Beschreibung des IPD-Plans

Geschlecht, ethnische Zugehörigkeit (falls freiwillig angegeben) und Art des Fehlens der oberen Extremitäten (falls zutreffend) werden aufgezeichnet. Diese Informationen werden in entsprechenden Zeitschriften- und Konferenzpublikationen berichtet.

IPD-Sharing-Zeitrahmen

Innerhalb von 1 Jahr nach dem primären Abschluss.

IPD-Sharing-Zugriffskriterien

Offener Zugang.

Art der unterstützenden IPD-Freigabeinformationen

  • STUDIENPROTOKOLL
  • SAFT

Arzneimittel- und Geräteinformationen, Studienunterlagen

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Arzneimittelprodukt

Nein

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Geräteprodukt

Nein

Diese Informationen wurden ohne Änderungen direkt von der Website clinicaltrials.gov abgerufen. Wenn Sie Ihre Studiendaten ändern, entfernen oder aktualisieren möchten, wenden Sie sich bitte an register@clinicaltrials.gov. Sobald eine Änderung auf clinicaltrials.gov implementiert wird, wird diese automatisch auch auf unserer Website aktualisiert .

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