Active tactile exploration using a brain-machine-brain interface.
Active tactile exploration using a brain-machine-brain interface.
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DOI：
10.1038/nature10489
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发表时间：
2011-10-05
期刊：
影响因子：
64.8
通讯作者：
Nicolelis, Miguel A. L.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
O'Doherty, Joseph E.;Lebedev, Mikhail A.;Ifft, Peter J.;Zhuang, Katie Z.;Shokur, Solaiman;Bleuler, Hannes;Nicolelis, Miguel A. L.
脑机接口（BMI）使用从大脑记录的神经元活动来建立与外部致动器（如假肢）的直接通信。虽然BMI旨在恢复肢体的正常感觉运动功能，但到目前为止，它们缺乏触觉。在这里，我们展示了一个脑-机-脑接口（BMBI）的操作，它既控制了执行器的探索性运动，又通过初级体感皮层（S1）的皮质内微刺激（ICMS）实现了人工触觉反馈的信号。猴子执行主动探索任务，其中使用BMBI移动致动器（计算机光标或虚拟现实手），该BMBI从初级运动皮层（M1）中记录的神经元集合活动中获得运动命令。当致动器接触虚拟对象时，ICMS反馈发生。ICMS的时间模式编码了每个对象的人工触觉属性。神经元记录和ICMS时期在时间上多路复用以避免干扰。两只猴子操作这个BMBI搜索和区分三个视觉上无法区分的物体中的一个，使用虚拟手识别与每个物体相关的独特人工纹理（AT）。这些结果表明，临床运动神经假体可能受益于ICMS反馈的增加，以产生与机械，机器人，甚至虚拟假体相关的人工躯体感知。
Brain-machine interfaces (BMIs) use neuronal activity recorded from the brain to establish direct communication with external actuators, such as prosthetic arms. While BMIs aim to restore the normal sensorimotor functions of the limbs, so far they have lacked tactile sensation. Here we demonstrate the operation of a brain-machine-brain interface (BMBI) that both controls the exploratory reaching movements of an actuator and enables the signalling of artificial tactile feedback through intracortical microstimulation (ICMS) of the primary somatosensory cortex (S1). Monkeys performed an active-exploration task in which an actuator (a computer cursor or a virtual-reality hand) was moved using a BMBI that derived motor commands from neuronal ensemble activity recorded in primary motor cortex (M1). ICMS feedback occurred whenever the actuator touched virtual objects. Temporal patterns of ICMS encoded the artificial tactile properties of each object. Neuronal recordings and ICMS epochs were temporally multiplexed to avoid interference. Two monkeys operated this BMBI to search and discriminate one out of three visually undistinguishable objects, using the virtual hand to identify the unique artificial texture (AT) associated with each. These results suggest that clinical motor neuroprostheses might benefit from the addition of ICMS feedback to generate artificial somatic perceptions associated with mechanical, robotic, or even virtual prostheses.
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DOI：
10.1111/j.1460-9568.2009.07067.x
发表时间：
2010-01
期刊：
The European journal of neuroscience
影响因子：
--
作者：
Dushanova J;Donoghue J
通讯作者：
Donoghue J
影响因子：
64.8
作者：
Moritz, Chet T.;Perlmutter, Steve I.;Fetz, Eberhard E.
通讯作者：
Fetz, Eberhard E.
影响因子：
64.8
作者：
Wessberg, J;Stambaugh, CR;Nicolelis, MAL
通讯作者：
Nicolelis, MAL
DOI：
10.1037/cjep2007023
发表时间：
2007-09-01
影响因子：
1.3
作者：
James, Thomas W.;Kim, Sunah;Fisher, Jerry S.
通讯作者：
Fisher, Jerry S.
影响因子：
64.8
作者：
Velliste, Meel;Perel, Sagi;Schwartz, Andrew B.
通讯作者：
Schwartz, Andrew B.