Microgrid II - Elektrocorticografische signalen voor menselijke handprothesen

Beroerte, ruggenmergletsel, letsel aan ledematen en degeneratieve/locked-in syndromen behoren tot de aandoeningen die baat kunnen hebben bij duurzame neuroprothetische opties. De onderzoekers hebben de menselijke motorische cortex en gerelateerde corticale gebieden bestudeerd met directe hersenregistratie (elektrocorticografie of ECoG) als signaal voor motorische neuroprothesen. Het voltooien van opwindende onderzoeken bij mensen met lokale velden met behulp van intracorticale elektroden en langdurig werkende hersen-computerinterfaces met EEG, elektrocorticografie onderzoekt een gemiddeld niveau van ruimtelijke specificiteit en kan duurzaamheid hebben bij langdurige opnames. ECoG-signalen zouden uiteindelijk epiduraal of zelfs oppervlakkiger kunnen worden verkregen als de exacte signalen beter begrepen zouden worden. Tot op heden hebben de onderzoekers aangetoond dat ECoG-signalen van de motorcortex kunnen worden gebruikt om beweging te decoderen en een precisie hebben met behulp van klinische arrays (resolutie van 1 cm) die handbewegingen kunnen decoderen en de scheiding van cijferbewegingen mogelijk maken. Deze signalen zijn gebruikt voor de interface tussen hersenen en computer en kunnen worden gebruikt om een ​​handprothese bij mensen te besturen.

Elektrocorticografie (ECoG) is de opname van hersensignalen rechtstreeks vanaf het corticale oppervlak. Bij patiënten die een chirurgische behandeling van epilepsie ondergaan, zijn deze signalen beschikbaar en blijken ze rijke bronnen van motorgerelateerde signalen te zijn die een handneuroprothese kunnen aansturen als onderdeel van een hersen-computerinterface (BCI). Hoewel de klinisch beschikbare resolutie van 1 cm scheiding van verschillende soorten vingerbewegingen mogelijk maakt door gebruik te maken van de hoogfrequente kenmerken van de ECoG-opname (70-100 Hz), vergroten hogere ruimtelijke resoluties (3 mm) de mogelijkheid om vingerbewegingen te decoderen en meer gecompliceerde handbewegingen, zoals het grijpen van verschillende voorwerpen. Ideale oplossing is een van de vele hiaten in de kennislimiet bij het nastreven van implementatie van op ECoG gebaseerde BCI, samen met onzekerheid over de levensduur van ECoG-signalen en menselijke implementatie van feedback rechtstreeks naar de cortex door middel van elektrische stimulatie.

Specifiek doel:

Arrays met een hogere resolutie gedurende een subacuut (1 week) tijdsbestek om aanpassing en BCI-gebruik van de signalen met een hogere resolutie mogelijk te maken. Een 8x8 array met een resolutie van 3 mm wordt over de sensomotorische cortex geplaatst. Grijpsynergieën zullen worden bepaald en in kaart worden gebracht op de elektroden om controlekanalen voor elke synergie te bepalen. Controle van meerdere synergieën zal een gesimuleerde robothand naar een visueel gecuede doelvorm verplaatsen

1. Handsynergieën worden onafhankelijk in kaart gebracht op de 3 mm x 3 mm (microarray) met ten minste één onafhankelijke elektrode voor elk van de eerste drie synergieën
2. Met behulp van de signalen van de microarray zullen de deelnemers de robothand correct in een van de 6 doelhoudingen bewegen met een nauwkeurigheid van 50%.