手の義手のためのニューラル インターフェースとの固有受容性感覚運動の統合 (PSI)

手は世界と対話するための主要な手段であり、手を失った退役軍人は、機能的および感覚的能力の低下に対処しなければなりません。 筋電義手は失った手の基本的な把持機能を回復することができますが、多くの切断者は、現在の義肢の選択肢が彼らのニーズを満たしていないため、義手の使用を断念しています。 さらに、多くの肢切断者は、現在の治療法では完全に緩和されない四肢喪失後の幻肢痛および心理社会的障害に苦しんでいます。

通常の感覚運動系では、四肢の位置と動きの感覚である固有受容は、運動計画を通知し、動きのエラーを修正するために重要です。 さらに、固有受容感覚は、身体の所有権、エージェンシー、および幻肢痛において重要な役割を果たします。 その重要性にもかかわらず、固有受容は現在の補綴オプションにはありません。

提案されたプロジェクトの目標は、義足の姿勢と動きに関する固有感覚フィードバックを提供することにより、手を失った退役軍人にとって上肢義足デバイスをより自然で便利なものにすることです。 中心的な仮説は、人工装具ユーザーとそのデバイスの間のループを効果的に閉じるには、感覚入力と制御出力が身体スキーマの根底にある感覚運動神経プロセスを厳密に模倣する必要があるというものです。 研究者は、研究者が移植したニューラル インターフェース システムを使用して、3 つの経橈骨切断者および 3 つの経上腕切断者における人工固有感覚とプロテーゼ制御の統合を調べます。

目的 1. 末梢神経刺激によって誘発される固有受容感覚を特徴付けます。 調査官は、時変末梢神経刺激 (PNS) パターンをテストし、誘発された固有受容知覚の運動学への影響を、対側の無傷の四肢との位置マッチングおよび多変量回帰分析を使用して調べます。 調査官は、ペアのアゴニストとアンタゴニストの刺激戦略を調査し、心理測定テストを使用して、アゴニストのみとペアのアゴニストとアンタゴニストの戦略の識別可能性を比較します。

目的 2. 刺激誘発固有受容のメカニズムを解明する。 PNS からの固有受容の神経生理学的根拠は不明です。 固有受容知覚が直接的な求心性活性化または直接的な筋肉活性化を介した間接的な動員に由来するかどうかを調査するために、研究者はトランスラジアル参加者の残りの前腕のモーターブロックを実行し、固有受容知覚の変化を調べます。 経上腕の参加者では、ターゲットを絞った筋肉の再神経支配がシステム移植時に実行され、知覚が筋肉内殖の前後で比較されます。

目的 3. 姿勢マッチング中の運動制御と固有受容刺激の統合を決定します。 プロテーゼのアクティブな使用中に退役軍人に固有受容を回復させるには、PNS 誘発知覚を自発的な四肢制御と統合する必要があります。 研究者は、仮想現実の姿勢マッチング タスクを通じて運動制御に対する固有受容の影響を判断し、固有受容 PNS を使用する場合と使用しない場合の速度および位置ベースの義手コントローラーとパフォーマンスを比較します。 第二に、調査員は、心理測定の非類似性評価タスクを通じて、PNS 誘発固有受容の知覚に対する自発的制御の影響を判断します。 第三に、研究者は、人工的な固有受容感覚が具現化に与える影響を調査によって評価します。

このプロジェクトは、上肢切断者の広範な集団における PNS からの固有受容感覚の感覚運動統合を、位置コントローラーと速度コントローラーの両方を使用して調査する最初のプロジェクトになります。 この研究は、人工固有受容の運動学と固有受容知覚の形成における直接的な筋肉活性化の役割に関する重要な情報を提供します。 研究者は、この提案で得られた知識が義肢の有用性と手足を失った退役軍人への受け入れを改善し、神経リハビリテーション分野における義手の技術と標準治療を進歩させることを期待しています。