رمزگشايي سيگنال هاي نوروني قشر حركتي به منظور تخمين ميزان نيرو براي كاربردهاي BCI

دكتري تخصصي

واسط هاي مغز -كامپيوتر (BCI) به عنوان يك روش موثر براي استخراج فرمان هاي حركتي با هدف توانبحشي حركت بعد از ضايعه نخاعي مطرح شده است. در اين پروژه سعي شده تكنيك هاي مهندسي ارائه شده پتانسيل استفاده سريع در آزمايش هاي انساني را داشته باشند. بدين منظور از اطلاعات پتانسيل محلي ميداني (LFP) بدليل پايداري طولاني مدت اطلاعات وابسته به حركت و همچنين كاهش توان مصرفي سيستم در مقايسه با ديگر اطلاعات مغزي استفاده شده است. همچنين در اين پروژه رمزگشايي نيرو از اطلاعات مغزي بدليل نقش اساسي آن در كنترل نقطه انتهاي پروتزها يا كنترل مستقيم تحريك عضلات و نخاع براي بازتواني حركت انجام شده است. در بخش اول پروژه، اطلاعات نيرو به صورت پيوسته از 16 كانال LFP با دقت ضريب همبستگي 66/ 0 بين نيروي واقعي و پيش بيني شده رمزگشايي شده است. نتايج بدست آمده رمزگشايي نيرو از 16 كانال LFP قابل مقايسه با مطالعات انجام شده در رمزگشايي پارامترهاي حركتي از روي 96 كانال داخل قشر مغزي بوده است. در اين بخش، يك سيستم رفتاري به منظور ثبت اطلاعات نيرو با دقت بالا طراحي شده و الكترود هاي چندكاناله در ناحيه قشر حركتي حيوان كاشته شده است. در بخش آنلاين از اطلاعات رمزگشايي شده از قشر حركتي به منظور كنترل يك بازوي مكانيكي استفاده شده است. در اين بخش روشي بر پايه انتخاب بهترين ويژگي هاي وابسته به نيرو در هر باند فركانسي به منظور انتخاب بهترين مولفه هاي وابسته به نيرو و در نتيجه كاهش اثر مولفه هاي ناخواسته در ثبت ارائه شده است. در بخش دوم پروژه سيستم توانبخشي مغز-طناب نخاعي براي كنترل تحريك الكتريكي نخاع پس از آسيب نخاعي بر اساس اطلاعات نيرو استخراجي از مغز ارائه شده است. به منظور تسريع انتقال تكنولوژي سيستم بازيابي حركت از آزمايشگاه به كلينيك، ما از تركيب روش هاي ثبت مغزي و تحريك استفاده كرديم. فرمان هاي حركتي از روي اطلاعات LFP بعد از آسيب نخاعي رمزگشايي شده و از اين سيگنال فرمان به صورت پيوسته به منظور كنترل دامنه تحريك اپيدورال نخاع در ناحيه پايين آسيب نخاعي استفاده مي شود. نتايج نشان مي دهد سيستم كنترلي تحريك اپيدورال نخاع بر اساس اطلاعات LFP چندكاناله به طور قابل توجه عملكرد حركت دست را بعد از آسيب نخاعي در سه حيوان بهبود بخشيده است. سيستم طراحي شده بر پايه تركيب LFP با تحريك اپيدورال نخاع كاليبراسيون چندباره سيستم و پيچيدگي محاسباتي را كاهش مي دهد. بر اين اساس، اين تحقيق قدمي مهم براي ساخت سيستم هاي قابل كاشت براي استفاده كلينيكي مي¬باشد.

191662

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر وحيد شالچيان

بيوالكتريك

دكتر محمدرضا دليري