A Brain-Machine Interface to Facilitate Motor Recovery from Incomplete SCI

促进不完全脊髓损伤运动恢复的脑机接口

基本信息

  • 批准号:
    8969758
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 17.94万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2015-07-08 至 2017-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

 DESCRIPTION (provided by applicant): Recent research suggests that neuroplasticity plays a crucial role in functional recovery after neurological injury. Sensory input in the form of sustaind peripheral nerve stimulation (PNS) can up-modulate neuroplastic change and thereby accelerate recovery of motor function. Furthermore, our preliminary data demonstrate that motor function can be substantially enhanced when PNS is delivered prior to motor training. During PNS, subjects remain awake but not actively engaged in any task. The objective of this project is to test whether PNS in subjects with incomplete spinal cord injury can accelerate recovery of motor function when PNS is delivered in closed-loop: i.e., only in response to subject's volition. This brief PNS delivery will be triggered by a brain-machine interface (BMI) that detects intent-to-move from suppression of the electroencephalogram (EEG) sensorimotor ("mu") rhythm, which can occur with actual or imagined movement effort. Evidence of a beneficial effect from synchronizing PNS with intent-to-move could help optimize timing- dependent neuroplasticity, which is critical for motor learning. This proposal has the following specific aims: 1. Develop a BMI for accurately detecting intent-to-move with minimal latency from continuous EEG measurements, and briefly triggering closed-loop PNS in response to intent-to-move; and 2. Test the hypothesis that closed-loop PNS can promote motor neuroplasticity better than open-loop (pre-programmed) PNS or sham PNS, as reflected by progressive increase in motor-evoked potential amplitude and motor performance. No study to date has investigated closed-loop PNS in individuals with neurological injuries. Refinement of PNS techniques and protocols that incorporate BMIs will contribute enormously to science and clinical care and therefore have high translational potential for neurorehabilitation.
 描述(由适用提供):最近的研究表明,神经可塑性在神经系统损伤后在功能恢复中起着至关重要的作用。持续的周围神经刺激(PNS)形式的感觉输入可以上调神经塑性变化,从而加速运动功能的恢复。此外,我们的初步数据表明,当PNS在运动训练之前交付PNS时,电机功能可以大大增强。在PNS期间,受试者保持清醒,但没有积极从事任何任务。该项目的目的是测试脊髓损伤不完全的受试者中的PNS是否可以加速PNS在闭环中传递时运动功能的恢复:即仅是为了响应受试者的意愿。这种简短的PNS传递将是由脑机界面(BMI)触发的,该脑机界面(BMI)从抑制脑电图(EEG)感觉运动(“ MU”)节奏中检测到意图移动,这可以通过实际或想象中的运动努力发生。与自动移动同步PN的有益作用的证据可以帮助优化定时依赖性神经可塑性,这对于运动学习至关重要。该提案具有以下特定目的:1。开发一个BMI,可从连续的脑电图测量中准确地检测出意图移动,并短暂触发闭环PNS,以响应于意图移动; 2。检验闭环PN可以比开环(预编程)PNS或假PNS更好地促进运动神经可塑性的假设,这是通过运动引起的潜在放大器和运动性能的逐步增加所反映的。迄今为止,还没有研究在神经系统损伤患者中研究闭环PN。纳入BMI的PNS技术和方案的完善将对科学和临床护理产生巨大贡献,因此具有很高的转化潜力。

项目成果

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