Generalizable cursor click decoding using grasp-related neural transients.
Generalizable cursor click decoding using grasp-related neural transients.
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DOI：
10.1088/1741-2552/ac16b2
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发表时间：
2021-08-31
影响因子：
4
通讯作者：
Collinger JL
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Dekleva BM;Weiss JM;Boninger ML;Collinger JL
皮质内脑机接口（iBCI）有可能恢复具有显著运动或通信障碍的个体的独立性。iBCI技术的临床转化的最现实的途径之一是实现计算机光标的控制，即与运动相关的神经活动被解释（解码）并用于驱动光标功能。在这里，我们的目标是改进光标点击解码，以允许点和点击和点击和拖动控制。使用慢性微电极阵列植入运动皮层的两名参与者四肢瘫痪，我们确定了突出的神经反应相关的尝试手抓。然后，我们开发了一种新的方法来解码光标点击（手握）的基础上最显着的反应。我们发现，人口范围内的反应包含三个主要组成部分有关的手抓：一个开始的瞬态响应，持续的反应，和偏移瞬态响应。瞬态响应的幅度更大，因此更可靠地检测比持续的响应，点击解码器基于这些瞬态优于标准的二进制状态分类方法。用于识别手抓握的基于瞬时的方法可以为点和点击以及点击和拖动应用两者提供高度的光标点击控制。这种通用的点击功能是迈向高性能光标控制和iBCI技术最终临床转化的重要一步。
Intracortical brain-computer interfaces (iBCI) have the potential to restore independence for individuals with significant motor or communication impairments. One of the most realistic avenues for clinical translation of iBCI technology is enabling control of a computer cursor—i.e. movement-related neural activity is interpreted (decoded) and used to drive cursor function. Here we aim to improve cursor click decoding to allow for both point-and-click and click-and-drag control. Using chronic microelectrode arrays implanted in the motor cortex of two participants with tetraplegia, we identified prominent neural responses related to attempted hand grasp. We then developed a new approach for decoding cursor click (hand grasp) based on the most salient responses. We found that the population-wide response contained three dominant components related to hand grasp: an onset transient response, a sustained response, and an offset transient response. The transient responses were larger in magnitude—and thus more reliably detected—than the sustained response, and a click decoder based on these transients outperformed the standard approach of binary state classification. A transient-based approach for identifying hand grasp can provide a high degree of cursor click control for both point-and-click and click-and-drag applications. This generalized click functionality is an important step toward high-performance cursor control and eventual clinical translation of iBCI technology.
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