Microgrid II - Elektrokortikografisignaler for menneskelige håndproteser

Hjerneslag, ryggmargsskade, ekstremitetsskade og degenerative/fastlåste syndromer er blant tilstandene som kan dra nytte av bærekraftige nevroprotetiske alternativer. Etterforskerne har studert menneskelig motorisk cortex og relaterte kortikale områder med direkte hjerneregistrering (elektrokortikografi eller ECoG) som et signal for motoriske nevroproteser. Ved å fullføre spennende studier på mennesker med lokale felt ved bruk av intrakortikale elektroder og langsiktig fungerende hjerne-datamaskin-grensesnitt med EEG, kartlegger elektrokortikografi et mellomnivå av romlig spesifisitet og kan ha holdbarhet i langtidsopptak. ECoG-signaler kunne til slutt oppnås epiduralt eller enda mer overfladisk hvis de eksakte signalene ble bedre forstått. Til dags dato har etterforskerne vist at ECoG-signaler fra motorisk cortex kan brukes til å dekode bevegelse og ha en presisjon ved bruk av klinikk-arrayer (1 cm oppløsning) som kan dekode håndbevegelser og tillate separasjon av sifferbevegelse. Disse signalene har blitt brukt for hjerne-datamaskin-grensesnitt og kan brukes til å kontrollere en håndprotese hos mennesker.

Elektrokortikografi (ECoG) er registrering av hjernesignaler direkte fra den kortikale overflaten. Hos pasienter som gjennomgår kirurgisk behandling av epilepsi, har disse signalene vært tilgjengelige og har vist seg å være rike kilder til motorrelaterte signaler som kan drive en håndnevroprotese som en del av et hjerne-datamaskin-grensesnitt (BCI). Selv om den klinisk tilgjengelige oppløsningen på 1 cm tillater separasjon av forskjellige typer fingerbevegelser ved å bruke høyfrekvenskarakteristikkene til ECoG-opptaket (70-100Hz), øker høyere romlig oppløsning (3 mm) muligheten til å dekode fingerbevegelser og mer komplisert håndbevegelser, for eksempel å gripe forskjellige gjenstander. Ideell oppløsning er ett av de flere gapene i kunnskapsgrensen for implementering av ECoG-basert BCI sammen med usikkerhet om levetiden til ECoG-signaler og menneskelig implementering av tilbakemelding direkte til cortex gjennom elektrisk stimulering.

Spesifikt mål:

Høyere oppløsningsmatriser over subakutt (1 uke) tidsramme for å tillate tilpasning og BCI-bruk av signalene med høyere oppløsning. En 8x8 matrise med 3 mm oppløsning vil bli plassert over sensorimotorisk cortex. Gripsynergier vil bli bestemt og kartlagt på elektrodene for å bestemme kontrollkanaler for hver synergi. Kontroll av flere synergier vil flytte en simulert robothånd til en visuelt pekt målform

1. Håndsynergier vil bli kartlagt uavhengig på 3 mm x 3 mm (mikroarray) med minst én uavhengig elektrode for hver av de tre første synergiene
2. Ved å bruke signalene fra mikroarrayet vil deltakerne flytte robothånden riktig inn i en av 6 målstillinger med 50 % nøyaktighet.