Electrocorticography signals for human hand prosthetics

人手假肢的皮层电图信号

基本信息

  • 批准号:
    8247688
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 32.24万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-05-01 至 2015-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Neurological injury (such as from stroke, traumatic brain injury, and spinal cord injury) is a major cause of permanent disability. Recent advances in the field of neuroprosthetics hold enormous potential for the development of brain-computer interfaces to restore neurological function. This project will lead to a system that can control a robotic hand using recordings from the surface of the brain. Interfaces based directly from brain signals may allow for direct decoding of control signals for maximally efficient prosthetics. This project, a collaboration between neurosurgery, computer science, and physics departments, will explore the brain signals underlying hand movement using electrocorticography, or ECoG. We have previously shown that high frequency (>75Hz) components of the ECoG carry information about local brain activity. In the first aim, we will expand our understanding of the high-frequency signal components that correlate with individual finger movements. We will extract broadband changes in ECoG from non-specific alpha and beta rhythms using PCA and enhance finger classification with machine learning algorithms. In the second aim, we will look for control signals reflecting different hand functions, rather than movement of different fingers. For instance, we will examine if pinch and grasp behaviors give more separable high- frequency ECoG signals. We will also examine the behavior of these movements at higher spatial resolution. In the third aim, we will measure ECoG changes associated with imagined movement and how these changes are altered with visual feedback when applied to a robotic hand. In the final aim, we will add tactile feedback to the control to optimize ECoG-based control of a hand prosthesis. By increasingly advancing the complexity of the control signal, and the complexity of the robotic hand output, we will establish if ECoG is a viable source of control signal for a hand neuroprosthetic device. PUBLIC HEALTH RELEVANCE: The development of a hand neuroprosthetic, or artificial device that interacts with the nervous system could restore function to those afflicted by stroke, brain injury, spinal cord injury, or neurodegenerative diseases that have damaged the use of a hand or arm. This project examines whether signals recorded directly from the human brain (during surgery for epilepsy) could be used to control a robotic hand.
描述(由申请人提供):神经损伤(例如中风,创伤性脑损伤和脊髓损伤)是永久残疾的主要原因。 神经假想领域的最新进展在开发脑部计算机界面以恢复神经功能功能方面具有巨大的潜力。 该项目将导致可以使用大脑表面的录音来控制机器人手的系统。 直接来自大脑信号的接口可能允许直接解码控制信号,以实现最大有效的假肢。 该项目是神经外科,计算机科学和物理部门之间的合作,将使用电皮质学或ECOG探索手动运动的脑信号。 我们先前已经表明,ECOG的高频(> 75Hz)组件携带有关局部大脑活动的信息。 在第一个目标中,我们将扩展我们对与单个手指运动相关的高频信号组件的理解。 我们将使用PCA从非特异性α和β节奏中提取ECOG的宽带变化,并通过机器学习算法增强手指分类。 在第二个目标中,我们将寻找反映不同手指功能的控制信号,而不是不同手指的运动。 例如,我们将检查捏和掌握行为是否提供更可分离的高频ECOG信号。 我们还将以较高的空间分辨率检查这些运动的行为。 在第三个目标中,我们将测量与想象的运动相关的ECOG变化,以及将这些变化应用于机器人手时如何通过视觉反馈改变。 在最终目标中,我们将为控件添加触觉反馈,以优化基于ECOG的手部假体的控制。 通过越来越多地提高控制信号的复杂性以及机器人手输出的复杂性,我们将确定ECOG是否是手部神经假体装置的控制信号的可行来源。 公共卫生相关性:与神经系统相互作用的手术或人造装置的开发可以恢复受到损害使用手或手臂使用的疾病患者的功能。 该项目检查是否可以直接从人脑(手术期间进行癫痫手术)记录的信号来控制机器人手。

项目成果

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专著数量(0)
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