非侵襲性BCI制御アシストデバイス

概要

中枢神経系統に影響を与える傷害は、筋肉への皮質経路を乱し、運動制御の喪失を引き起こす可能性があります。しかし、脳は実際に動作を行わない場合でも、動作意図や運動イメージ（MI）の際に感覚運動リズム（SMRs）を示します。これが、動作の筋肉動きの知覚を実際に実行しないまま心の中で練習する精神の練習です。脳・コンピュータインターフェース（BCIs）はSMRsを解読し、支援装置を制御し、機能回復を促進できます。しかし、EEGに基づく非侵襲的なBCIシステムの急速な進歩にもかかわらず、2つの持続的な課題が残っています。まず、神経信号の非定常性によるSMRパターンの不安定性は、BCIの性能を数日間にわたって著しく低下させ、BCIに基づくリハビリテーションの効果を阻害する可能性があります。次に、同じ肢の精細な手の動きに対応するMIパターンを区別するのは、EEGの低い空間解像度のためにまだ難しいです。この最初の課題に対処するために、被験者は通常、信頼性の高いSMRを引き出し、BCI制御を向上させるために長期的なトレーニングを学びます。したがって、基本的な問題は、SMRの神経生理学に基づいて被験者のトレーニングを加速する方法です。この研究では、皮質抑制を引き起こすと報告されている経皮電気脊髄刺激（TES）を脳に適用することで、神経動態を制約し、次のMIに基づくBCIトレーニングセッションにおける局部的で強いSMR調整を促進することでBCIトレーニングを加速すると仮定しています。この第二の課題に対処するために、被験者の主動運動皮質の意図的な活性化に応じて適用される神経筋電気刺激（NMES）が、閉ループBCIセットアップ内で各動作に関連する異なる神経経路を一貫して引き出すことで、同じ肢の手の異なる動きに関連する活動パターンを区別するのに役立つと仮定しています。研究者たちは、この2つの刺激モダリティによるトレーニングに関連する神経可塑性の変化を研究しています。