Prótese visuomotora para paralisia

O objetivo da pesquisa proposta é obter conhecimento científico das transformações visuomotoras no córtex parietal posterior (CPP) e no córtex motor primário (M1) de sujeitos tetraplégicos em um ensaio clínico para avançar no desenvolvimento de próteses neurais. Mostramos em ensaios clínicos realizados nos últimos 6 anos que o PPC pode controlar próteses neurais para auxiliar indivíduos tetraplégicos. Outros grupos se concentraram em M1 e também encontraram controle para próteses neurais. Em nossos estudos de PPC, descobrimos que, além dos sinais de trajetória para mover membros robóticos ou controlar cursores de computador, há uma infinidade de sinais visuomotores que representam movimentos pretendidos da maior parte do corpo, objetivos de movimento, estratégias cognitivas e até sinais de memória. Nossa hipótese central é que PPC e M1 codificarão parâmetros visuomotores de maneiras semelhantes e diferentes, e que algoritmos podem ser desenvolvidos para alavancar esses sinais das duas áreas que são complementares para melhorar o alcance e o desempenho protéticos. Os implantes serão feitos tanto no M1 quanto no PPC, permitindo o registro simultâneo nos mesmos indivíduos, elevando a preocupação de comparar dados de diferentes laboratórios coletados em diferentes indivíduos com diferentes implantes e diferentes tarefas.

Esta hipótese central será testada em dois objetivos amplos, para os quais temos dados preliminares substanciais. O Objetivo 1 examinará o controle do corpo pelas duas áreas. Supõe-se que o M1 demonstrará forte especificidade para o membro contralateral (os implantes serão feitos no botão da mão), enquanto o PPC codificará os movimentos para a maior parte do corpo e nos lados contra e ipsilateral, alavancando sua codificação parcialmente mista de parâmetros (subaim 1a). Enquanto M1 é hipotetizado para codificar variáveis ​​espaciais exclusivamente durante ações tentadas ou imaginadas, é hipotetizado que o PPC também codifica variáveis ​​espaciais cognitivas em quadros de referência apropriados para tarefas (subobjetivo 1b). No subobjetivo 1c, examinaremos como várias partes do corpo são combinadas em representações de movimento, levantando a hipótese de que M1 e PPC empregarão um conjunto diversificado de mecanismos, incluindo soma linear, combinações não lineares e supressão de movimento expressa de diferentes maneiras em função da área do cérebro e o movimento específico definido.

O objetivo 2 examinará os aspectos temporais da codificação nas duas áreas. No subobjetivo 2a, testaremos a hipótese de que a dinâmica neural durante períodos sustentados de movimento é amplamente imutável em ambas as áreas. No subobjetivo 2b, levantamos a hipótese de que, durante os movimentos sequenciais, M1 codifica apenas o movimento em andamento, enquanto o PPC codifica os movimentos atuais e subsequentes. Finalmente, no subobjetivo 2c, examinaremos a codificação da velocidade do movimento, com a hipótese de que existem subespaços separados tanto no M1 quanto no PPC para direção e velocidade do movimento.