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:10685499
- 负责人:
- 金额:$ 38.78万
- 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
- 来源:
- 关键词:AdultAmputationAmputeesAnesthesia proceduresAreaAxonBrainCuesCutaneousDeteriorationDevelopmentElectrodesElectromyographyEsthesiaFailureFeedbackFreedomHandHumanImplantIntentionLateralLegal patentLimb ProsthesisLimb structureLocomotionMapsMethodologyMethodsMicroelectrodesModalityModelingMolecularMotorMotor CortexMuscleNatural regenerationNerveParaplegiaParesthesiaPathway interactionsPatientsPatternPerformancePeripheralPeripheral NervesPeripheral Nervous SystemPersonsProprioceptionProsthesisPublishingRattusRecoveryResidual stateRoboticsSensoryShapesSignal TransductionSomatosensory CortexSting InjurySurfaceSystemTactileTestingThalamic structureTimeTouch sensationTranslatingUnited StatesUpper ExtremityVisualafferent nervearmawakecognitive loadcomparison controldesigngraspimprovedinnovationlimb amputationlimb movementloss of functionloved onesmachine learning methodmedian nervemicrostimulationmotor controlnerve transectionneuralneural prosthesisneurophysiologyneuroprosthesispowered prosthesisprosthesis controlregenerativeresidual limbresponserobot controlsensorsensory feedbacksensory inputsomatosensorytreadmillvisual feedback
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.
项目概要
世界上每 30 多岁就有一人被截肢,约有 210 万人
在美国,上肢截肢者传统上使用被动的、身体力量的方式生活。
使用表面肌电图 (EMG) 信号的电动假肢
残肢中完整的肌肉进行运动并依赖视觉和/或替代感觉
先进的周围神经(PN)系统接口已被提议作为一种可行的方法。
通过提供自然的感觉反馈来改善截肢者的控制力的机制
不幸的是,当前的神经接口面临着常见的问题。
长度,例如电极故障,信号随着时间的推移而恶化,以及不稳定或有问题的传感器
一些感觉(“刺痛和刺痛”)仍然是一个挑战,我们的假设是我们可以。
获得对体感丘脑和皮质(S1/VPL)的卓越控制,这将导致
通过使用分子引导的再生周围神经概念来更好地控制感觉知觉
吸引皮肤和本体感觉轴突沿着各自的分子提示臂向下移动的双重作用
植入在我身上的 Y 形再生超薄多电极接口 (Y-MG-RUMEI)
由于超薄 MEI 的电极表面积要小得多。
希望他们能够提供更多的局部控制并减少大的、可能不相关的轴突的兴奋
此外,我们将通过优化微刺激(opMiSt)。
UMEI 嵌入 Y 的 2 个分支,其分子线索涉及触觉和本体头 -
神经记录将分别从 S1/VPL 进行优化。
周边迷雾。
其中包括三个具体目标: SA1。通过 Y-MG-REMEI 实现选择性 MiSt。
确定大鼠模型中的本体感觉和皮肤导管。
通过大鼠前爪(手)截肢者模型中的 Y-MG-RUMEI 中的 MiSt。
我的如果 Y-MG-RUMEIs 允许更好的双向脑神经机器接口(biBNMI)控制,
与对照-RUMI 相比,没有分子指导,基于 biBNMI 在大鼠中的表现
截肢者模型。
项目成果
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专著数量(0)
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