Microgrid II - Elektrokortikografisignaler för mänskliga handproteser

Stroke, ryggmärgsskada, extremitetsskada och degenerativa/inlåsta syndrom är bland de tillstånd som kan dra nytta av hållbara neuroprotetiska alternativ. Utredarna har studerat mänsklig motorisk cortex och relaterade kortikala områden med direkt hjärnregistrering (elektrokortikografi eller ECoG) som en signal för motorisk neuroprotetik. Genom att slutföra spännande studier på människor med lokala fält med hjälp av intrakortikala elektroder och långvariga fungerande hjärn-dator-gränssnitt med EEG, kartlägger elektrokortikografi en mellannivå av rumslig specificitet och kan ha hållbarhet i långtidsinspelningar. ECoG-signaler kunde i slutändan erhållas epiduralt eller ännu mer ytligt om de exakta signalerna var bättre förstådda. Hittills har utredarna visat att ECoG-signaler från motorisk cortex kan användas för att avkoda rörelse och ha en precision med hjälp av klinikmatriser (1 cm upplösning) som kan avkoda handrörelser och möjliggöra separation av sifferrörelser. Dessa signaler har använts för hjärn-dator-gränssnitt och kan användas för att styra en handprotes hos människor.

Elektrokortikografi (ECoG) är inspelning av hjärnsignaler direkt från den kortikala ytan. Hos patienter som genomgår kirurgisk behandling av epilepsi har dessa signaler varit tillgängliga och har visat sig vara rika källor till motorrelaterade signaler som kan driva en handneuroprotetik som en del av ett hjärn-datorgränssnitt (BCI). Även om den kliniskt tillgängliga upplösningen på 1 cm möjliggör separation av olika typer av fingerrörelser genom att använda högfrekvensegenskaperna hos ECoG-inspelningen (70-100Hz), ökar högre rumslig upplösning (3 mm) förmågan att avkoda fingerrörelser och mer komplicerad handrörelser, som att ta tag i olika föremål. Idealisk upplösning är en av flera luckor i kunskapsgränsen för implementering av ECoG-baserad BCI tillsammans med osäkerhet om livslängden för ECoG-signaler och mänsklig implementering av feedback direkt till cortex genom elektrisk stimulering.

Specifikt mål:

Matriser med högre upplösning över subakut (1 vecka) tidsram för att möjliggöra anpassning och BCI-användning av signalerna med högre upplösning. En 8x8 array med 3 mm upplösning kommer att placeras över sensorimotorisk cortex. Fatta synergier kommer att bestämmas och kartläggas på elektroderna för att bestämma kontrollkanaler för varje synergi. Kontroll av flera synergier kommer att flytta en simulerad robothand till en visuellt pekad målform

1. Handsynergier kommer att kartläggas oberoende på 3 mm x 3 mm (mikromatrisen) med minst en oberoende elektrod för var och en av de tre första synergierna
2. Med hjälp av signalerna från mikroarrayen kommer deltagarna att flytta robothanden korrekt till en av 6 målställningar med 50 % noggrannhet.