Microgrid II - Sygnały elektrokortykograficzne dla protez dłoni człowieka

Udar, uraz rdzenia kręgowego, uraz kończyn i zespoły zwyrodnieniowe/zamknięcia należą do tych schorzeń, które mogą odnieść korzyści ze zrównoważonych opcji neuroprotetycznych. Badacze zbadali ludzką korę ruchową i powiązane obszary korowe z bezpośrednim zapisem mózgu (elektrokortykografia lub ECoG) jako sygnałem dla neuroprotetyki ruchowej. Kończąc ekscytujące badania na ludziach z lokalnymi polami przy użyciu elektrod wewnątrzkorowych i długoterminowych interfejsów mózg-komputer z EEG, elektrokortykografia bada średni poziom specyficzności przestrzennej i może mieć trwałość w zapisach długoterminowych. Sygnały ECoG można by ostatecznie uzyskać zewnątrzoponowo lub nawet bardziej powierzchownie, gdyby dokładne sygnały były lepiej zrozumiałe. Do tej pory badacze wykazali, że sygnały ECoG z kory ruchowej mogą być wykorzystywane do dekodowania ruchu i mają precyzję przy użyciu macierzy klinicznych (rozdzielczość 1 cm), które mogą dekodować ruch dłoni i pozwalają na oddzielenie ruchu palców. Sygnały te zostały wykorzystane w interfejsie mózg-komputer i mogą być używane do sterowania protezą ręki u ludzi.

Elektrokortykografia (ECoG) to rejestracja sygnałów mózgowych bezpośrednio z powierzchni korowej. U pacjentów poddawanych chirurgicznemu leczeniu padaczki sygnały te były dostępne i okazały się bogatym źródłem sygnałów związanych z ruchem, które mogą sterować neuroprotezą ręki jako częścią interfejsu mózg-komputer (BCI). Chociaż klinicznie dostępna rozdzielczość 1 cm pozwala na oddzielenie różnych typów ruchów palców przy użyciu charakterystyki wysokiej częstotliwości zapisu ECoG (70-100 Hz), wyższa rozdzielczość przestrzenna (3 mm) zwiększa zdolność dekodowania ruchów palców i bardziej skomplikowanych ruchy rąk, takie jak chwytanie różnych przedmiotów. Idealna rozdzielczość jest jedną z kilku luk w wiedzy na temat implementacji BCI opartego na ECoG wraz z niepewnością co do długowieczności sygnałów ECoG i implementacją sprzężenia zwrotnego przez człowieka bezpośrednio do kory mózgowej poprzez stymulację elektryczną.

Konkretny cel:

Macierze o wyższej rozdzielczości w okresie podostrym (1 tydzień), aby umożliwić adaptację i wykorzystanie BCI sygnałów o wyższej rozdzielczości. Tablica 8x8 o rozdzielczości 3 mm zostanie umieszczona nad korą czuciowo-ruchową. Synergie chwytania zostaną określone i zmapowane na elektrodach w celu określenia kanałów kontrolnych dla każdej synergii. Kontrola wielu synergii przesunie symulowaną rękę robota do wizualnie wskazanego kształtu docelowego

1. Synergie rąk będą niezależnie mapowane na 3 mm x 3 mm (mikromacierz) z co najmniej jedną niezależną elektrodą dla każdej z pierwszych trzech synergii
2. Korzystając z sygnałów z mikromacierzy, uczestnicy prawidłowo przesuną rękę robota do jednej z 6 docelowych pozycji z 50% dokładnością.