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비침습적 BCI 제어 보조 장치

2026년 4월 27일 업데이트: Jose del R. Millan, University of Texas at Austin

보조 장치 제어를 위한 비침습적 뇌-컴퓨터 인터페이스

뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)는 뇌 활동에서 사용자의 행동 의도 또는 정신 상태를 직접 해독하므로 명시적인 운동 동작 없이 장치를 작동할 수 있습니다. BCI 제어를 위한 주요 양식 중 하나는 움직임을 실제로 수행하지 않고 움직임의 운동감각을 정신적으로 리허설하는 운동 이미지(MI)를 기반으로 합니다. MI 기반 BCI는 모터 의도를 외부 장치에 대한 제어 명령으로 변환합니다. 이러한 BCI의 주요 과제는 동일한 사지의 미세한 손 움직임에 해당하는 MI 패턴을 이러한 움직임을 담당하는 피질 소스가 겹치기 때문에 공간 해상도가 낮은 비침습적 EEG 기록과 차별화하는 것입니다. 이 연구에서 연구자들은 MI를 통한 일차 운동 피질의 자발적인 활성화에 따라 적용되는 신경근 전기 자극(NMES)이 관련 별도의 신경 경로를 지속적으로 모집함으로써 같은 사지의 다른 손 움직임과 관련된 활동 패턴을 구별하는 데 도움이 될 수 있다는 가설을 세웠습니다. 폐쇄 루프 BCI 설정 내의 각 움직임과 함께. 이것은 피질 또는 피질 척수 수준에서 신경가소성 변화와 관련이 있을 것으로 예상됩니다.

연구 개요

상태

모병

정황

개입 / 치료

연구 유형

중재적

등록 (추정된)

100

단계

  • 해당 없음

연락처 및 위치

이 섹션에서는 연구를 수행하는 사람들의 연락처 정보와 이 연구가 수행되는 장소에 대한 정보를 제공합니다.

연구 연락처

연구 연락처 백업

연구 장소

  • 미국
    • Texas
      • Austin, Texas, 미국, 78712

참여기준

연구원은 적격성 기준이라는 특정 설명에 맞는 사람을 찾습니다. 이러한 기준의 몇 가지 예는 개인의 일반적인 건강 상태 또는 이전 치료입니다.

자격 기준

공부할 수 있는 나이

18년 (성인, 고령자)

건강한 자원 봉사자를 받아들입니다

예

설명

포함 기준:

  • 건강한 참가자:
  • 좋은 일반 건강
  • 정상 또는 교정 시력
  • 신경/정신 질환의 병력 없음
  • 영어를 읽고 이해하는 능력(연구 인력은 스페인어를 구사하지 못함)
  • 운동 장애가 있는 피험자
  • 일측성 및 양측성 뇌졸중/척수 손상/운동 신경 질환(예: 근위축성 측삭 경화증, 척수-소뇌 운동 실조증, 다발성 경화증) / 근육 질환(즉, 근병증) / 외상성 또는 신경학적 통증 / 운동 장애(예: 뇌성마비) / 정형외과 / 외상성 뇌손상 / 뇌종양
  • 정상 또는 교정 시력
  • 영어를 읽고 이해하는 능력(연구 인력은 스페인어를 구사하지 못함)
  • 정보에 입각한 동의를 제공하는 능력

제외 기준:

  • 운동 장애가 있는 피험자
  • 전체 실험 세션 동안 집중된 상태를 유지하는 것을 방지하는 짧은 주의력 또는 인지 결함
  • 중추 신경계에 영향을 미치는 무거운 약물(경계 포함)
  • 수반되는 심각한 질병(예: 대사 장애)
  • 모든 참가자
  • EEG/EMG 획득 및 FES/tdCS/tACS 전달을 방해하는 요인(예: 피부 감염, 상처, 피부염, 전극 아래 금속 임플란트)
  • MRI 및 TMS에 대한 안전 지침에서 확인된 기준, 특히 금속 임플란트

공부 계획

이 섹션에서는 연구 설계 방법과 연구가 측정하는 내용을 포함하여 연구 계획에 대한 세부 정보를 제공합니다.

연구는 어떻게 설계됩니까?

디자인 세부사항

  • 주 목적: 기초 과학
  • 할당: 무작위
  • 중재 모델: 요인 할당
  • 마스킹: 없음(오픈 라벨)

무기와 개입

참가자 그룹 / 팔
개입 / 치료
실험적: TESS BCI - 표준 MI 작업
경피적 전기 척추 자극(TESS)은 BCI 훈련 세션 20분 전에 적용됩니다. TESS에 이어 BCI 훈련은 폐쇄 루프 BCI에 의해 감지된 운동 이미지에 따른 시각적 피드백으로 수행됩니다.
장치: 시각적 피드백
피험자가 단서 운동 영상(MI) 작업을 수행할 때 기록된 뇌전도(EEG)는 피험자별 BCI 디코더를 사용하여 실시간으로 분류됩니다. 디코더의 출력 분류 확률은 지수 평활화를 사용하여 누적되고 하나 또는 다른 MI 작업의 분류에 응답하여 오른쪽이나 왼쪽으로 이동하는 컴퓨터 화면의 막대를 통해 연속적인 시각적 피드백으로 변환됩니다.
장치: 테스
경피적 전기 척추 자극(TESS)은 5kHz 반송 주파수를 사용하여 30Hz에서 20분간 C5-C6 척추 분절에 적용됩니다.
활성 비교기: Visual BCI - 표준 MI 작업
기존의 BCI 훈련은 폐쇄 루프 BCI에 의해 감지된 대로 오른손 대 왼손 움직임의 상상에 따른 시각적 피드백으로 수행됩니다.
장치: 시각적 피드백
피험자가 단서 운동 영상(MI) 작업을 수행할 때 기록된 뇌전도(EEG)는 피험자별 BCI 디코더를 사용하여 실시간으로 분류됩니다. 디코더의 출력 분류 확률은 지수 평활화를 사용하여 누적되고 하나 또는 다른 MI 작업의 분류에 응답하여 오른쪽이나 왼쪽으로 이동하는 컴퓨터 화면의 막대를 통해 연속적인 시각적 피드백으로 변환됩니다.
실험적: NMES BCI - 어려운 MI 작업
BCI 훈련은 시각적 피드백 대신 NMES로 수행됩니다. NMES는 폐쇄 루프 BCI에 의해 감지된 대로 같은 손 손목과 손가락 굴곡 대 확장의 상상에 따라 팔뚝의 굴근/신전근을 통해 전달됩니다.
장치: NMES 피드백
피험자가 주로 사용하지 않는 손을 구부리거나 펴기 위한 신호 작업을 수행할 때 뇌전도(EEG) 신호가 기록됩니다. 신호는 기계 학습 알고리즘을 사용하여 실시간으로 처리 및 분류되어 대상별 굴곡/신전 EEG 패턴 감지에 따라 대상 팔의 굴곡근/신전근에 전기 자극을 유발합니다.
활성 비교기: Visual BCI - 어려운 MI 작업
기존의 BCI 훈련은 폐쇄 루프 BCI에 의해 감지된 대로 같은 손 손목과 손가락 굴곡 대 확장에 대한 상상에 따른 시각적 피드백으로 수행됩니다.
장치: 시각적 피드백
피험자가 단서 운동 영상(MI) 작업을 수행할 때 기록된 뇌전도(EEG)는 피험자별 BCI 디코더를 사용하여 실시간으로 분류됩니다. 디코더의 출력 분류 확률은 지수 평활화를 사용하여 누적되고 하나 또는 다른 MI 작업의 분류에 응답하여 오른쪽이나 왼쪽으로 이동하는 컴퓨터 화면의 막대를 통해 연속적인 시각적 피드백으로 변환됩니다.

연구는 무엇을 측정합니까?

주요 결과 측정

결과 측정
측정값 설명
기간
BCI 명령 전달 성능 변화
기간: 각 중재 세션 직후 및 모든 세션 후 최대 1주일

명령 전달 정확도는 BCI를 사용할 때 주체의 제어 수준을 반영합니다. 다양한 상상의 움직임을 구별하는 데 사용되는 주제별 분류기가 해당 실험에서 상상된 움직임과 특별히 관련된 EEG 패턴의 존재를 뒷받침하는 충분한 증거를 축적할 수 있는 실험의 비율을 측정합니다.

점수는 0~100점이며, 값이 높을수록 결과가 좋습니다.
각 중재 세션 직후 및 모든 세션 후 최대 1주일
SMR 변조의 초점 및 강도 변화
기간: 각 중재 세션 직후 및 모든 세션 후 최대 1주일

감각운동 리듬 변조의 초점은 운동 영역에 대한 이벤트 관련 비동기화(ERD) 및 동기화(ERS)를 사용하여 EEG에서 평가됩니다.

연속 측정, 높을수록 좋음
각 중재 세션 직후 및 모든 세션 후 최대 1주일

2차 결과 측정

결과 측정
측정값 설명
기간
모터 이미지 기능의 안정성
기간: 각 중재 세션 직후 및 모든 세션 후 하루
다양한 운동 이미지 작업에 해당하는 특징은 개입이 끝나면 더욱 안정적이 됩니다.
각 중재 세션 직후 및 모든 세션 후 하루
모터 이미지 기능의 분리성
기간: 각 중재 세션 직후 및 모든 세션 후 하루
다양한 운동 이미지 작업에 해당하는 특징은 개입 후에 더욱 분리 가능해집니다.
각 중재 세션 직후 및 모든 세션 후 하루
모터 유발 전위 진폭의 변화
기간: 각 중재 세션 직후 및 모든 세션 후 하루
연속 측정, 높을수록 좋음
각 중재 세션 직후 및 모든 세션 후 하루
뇌파검사 기능 연결의 변화
기간: 각 중재 세션 직후 및 모든 세션 후 하루
지속적인 측정, 중요한 변화가 많을수록 좋습니다.
각 중재 세션 직후 및 모든 세션 후 하루
다양한 상상의 움직임에 대한 fMRI 활성화의 초점 변화
기간: 각 중재 세션 직후 및 모든 세션 후 하루
MI 동안 다양한 움직임의 중요한 활성화 클러스터는 운동 영역 연속 측정의 관련 영역에 더 초점이 맞춰질수록 더 좋습니다.
각 중재 세션 직후 및 모든 세션 후 하루
다양한 상상의 움직임에 대한 보다 식별 가능한 fMRI 활성화
기간: 각 중재 세션 직후 및 모든 세션 후 하루

다양한 MI 작업과 관련된 활성화는 굵게 표시된 신호와 더 쉽게 구별됩니다.

지속적으로 측정할수록 좋습니다.
각 중재 세션 직후 및 모든 세션 후 하루

공동 작업자 및 조사자

여기에서 이 연구와 관련된 사람과 조직을 찾을 수 있습니다.

스폰서

University of Texas at Austin

수사관

  • 수석 연구원: Jose del R. Millan, PhD, The University of Texas at Austin

연구 기록 날짜

이 날짜는 ClinicalTrials.gov에 대한 연구 기록 및 요약 결과 제출의 진행 상황을 추적합니다. 연구 기록 및 보고된 결과는 공개 웹사이트에 게시되기 전에 특정 품질 관리 기준을 충족하는지 확인하기 위해 국립 의학 도서관(NLM)에서 검토합니다.

연구 주요 날짜

연구 시작 (실제)

2021년 6월 16일

기본 완료 (추정된)

2028년 12월 30일

연구 완료 (추정된)

2028년 12월 30일

연구 등록 날짜

최초 제출

2021년 12월 20일

QC 기준을 충족하는 최초 제출

2021년 12월 20일

처음 게시됨 (실제)

2022년 1월 10일

연구 기록 업데이트

마지막 업데이트 게시됨 (실제)

2026년 5월 1일

QC 기준을 충족하는 마지막 업데이트 제출

2026년 4월 27일

마지막으로 확인됨

2026년 4월 1일

추가 정보

이 연구와 관련된 용어

키워드

추가 관련 MeSH 약관

기타 연구 ID 번호

  • 2020030073

개별 참가자 데이터(IPD) 계획

개별 참가자 데이터(IPD)를 공유할 계획입니까?

예

IPD 공유 기간

모든 데이터는 온라인 발행일까지 제공됩니다.

IPD 공유 액세스 기준

데이터는 관심 있는 연구자가 액세스할 수 있도록 공용 서버에 배치됩니다.

IPD 공유 지원 정보 유형

  • 연구_프로토콜

약물 및 장치 정보, 연구 문서

미국 FDA 규제 의약품 연구

아니

미국 FDA 규제 기기 제품 연구

예

미국에서 제조되어 미국에서 수출되는 제품

아니

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