Regenerative Micro-Electrode Peripheral Nerve Interface for Optimized Proprioceptive and Cutaneous specific interfacing

再生微电极周围神经接口,用于优化本体感觉和皮肤特定接口

基本信息

  • 批准号:
    10531069
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40.15万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-09-01 至 2027-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary Every 30s, someone in the world has a limb amputated, with approximately 2.1 million people living with amputations in the U.S.A. Upper limb amputees traditionally use passive, body-pow- ered, or electrically powered prostheses that use surface Electromyographic (EMG) signals from intact muscles in the residual limb for movement and rely on visual and/or surrogate sensory input. Advanced peripheral nervous (PN) system interfaces have been proposed as a viable mechanism to improve the control by amputees by delivering naturalistic sensory feedback from sensorized robotic prosthetics. Unfortunately, current neural interfaces suffer from common chal- lenges such as electrode failure, signal deterioration over time, and unstable or problematic sen- sory percepts (“stinging and tingling”) that remain a challenge. Our Hypothesis is that we can obtain superior control over the somatosensory thalamus and cortex (S1/VPL), which will lead to more controlled sensory percepts by using molecularly guided regenerative peripheral nerve con- duits that entice cutaneous and proprioceptive axons down their respective molecularly cued arms of a Y-shaped Regenerative Ultra-thin Multi-Electrode Interface (Y-MG-RUMEI) implanted at me- dian nerve transections. As the Ultra-thin MEIs have much smaller electrode surface areas it is hoped they will offer more local control and decrease excitation of large, possible unrelated, axons in the peripheral nerve. Additionally, we will utilize optimized microstimulation (opMiSt) through UMEIs embedded in the 2 branches of the Y with their molecular cues for touch and propriocep- tion, respectively. Neural recordings will be made from the S1/VPL towards the optimization of the peripheral MiSt. Three specific aims are included: SA1. Achieve selective MiSt from Y-MG-REMEIs with Proprioceptive and Cutaneous conduits in a rat model. SA2. Determine controllability of VPL/S1 via MiSt in Y-MG-RUMEI sensory conduits in a rat forepaw (hand) amputee model. SA3. Deter- mine if Y-MG-RUMEIs allow better bidirectional Brain-Nerve-Machine Interface (biBNMI) control, as compared to control-RUMIs, without molecular guidance, based biBNMI performance in a rat amputee model.
项目摘要 每30年代,世界上的某人肢体截肢,大约有210万人 在美国,上肢截肢者的截肢者传统上使用被动的,人体动力 - 使用表面肌电图(EMG)信号的电源或电力的假体 残留的肢体中完整的肌肉进行运动,并依靠视觉和/或替代感觉 输入。已经提出了高级外周神经(PN)系统界面作为可行的 通过从 传感器机器人假肢。不幸的是,当前的神经界面患有常见的chal- 诸如电极故障,信号定义随着时间以及不稳定或有问题的鼻子等长度 Sory认为(“刺痛和刺痛”)仍然是一个挑战。我们的假设是我们可以 获得对体感的丘脑和皮质(S1/VPL)的较高控制,这将导致 通过使用分子引导的再生周围神经来控制的感觉知觉更受控的感觉感知 吸引皮肤和本体感受轴突的套件,它们各自的分子提示臂 Y形的再生超弱的多电极界面(y-mg-rumei) 黛安神经转导。由于超薄MEI的电极表面积较小,因此 希望他们能提供更多的本地控制并减少大型,可能无关的轴突的兴奋 在周围紧张中。此外,我们将通过 Umeis嵌入Y的两个分支中,并带有其分子线索以进行触摸和原理 分别。神经记录将从S1/VPL进行优化 外围雾。 包括三个具体目标:SA1。通过 大鼠模型中的本体感受和皮肤导管。 SA2。确定VPL/S1的可控性 大鼠截肢者模型中的Y-mg-rumei感觉导管中的通过雾中的雾气。 SA3。阻止- 矿山如果y-mg-rumeis允许更好的双向脑部障碍界面(Bibnmi)对照,则 与对照鲁米斯相比,没有分子引导,大鼠基于Bibnmi的性能 截肢模型。

项目成果

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