Collaborative Research: CDI Type I: Optimal and predictive control of neural prostheses using intracortical Brain Machine Interfaces

合作研究:CDI I 型:使用皮质内脑机接口对神经假体进行优化和预测控制

基本信息

  • 批准号:
    0835554
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2008-09-01 至 2011-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The objective of this research is to develop an optimal predictive feedback control framework for neuroprostheses that are enabled by brain machine interfaces (BMIs). BMIs, broadly defined, are systems that interface the brain and a machine (computer) to sense neuronal activity and cognitive processes to restore impaired motor tasks in disabled subjects. The research focuses on: (1) development of a computational modeling framework for BMI-based neuroprostheses that can incorporate large data sets of intracortical neuronal measurements; (2) identification of natural and "surrogate" optimal feedback sensing paths in neuromotor prostheses; (3) development of computationally efficient predictive control algorithms that exploit models and feedback pathways in neuroprostheses; and (4) experimental evaluation through simulated neuroprosthetic multi-finger grasping.Current neuroprosthetic devices are largely "open-loop" and have limited performance due to their inability to incorporate multivariable feedback, sensory and interactive signals. This research addresses this limitation, striving to advance next-generation feedback-enabled neuroprosthetic devices. The proposed conceptual integration of optimal control theory with principles of neuroengineering and computational neuroscience provides a framework for analyzing the numerous feedback modalities intrinsically embedded in a complex interconnected system of neurons.For broader impacts, the research seeks to enable the transition of BMI-based neuroprostheses and assistive devices to stable extended use in human subjects suffering from peripheral neuropathies, spinal cord injuries, neuromuscular disorders, and amputations. The project will introduce a computational neuroscience paradigm in feedback control education while training biomedical engineers to directly employ tools from computational feedback control theory. A science outreach effort with Asa Packer Elementary School in Bethlehem and the middle school Summer Robotics Camp in Baltimore will motivate and excite young minds to think about solving technological "grand challenges" through demonstrations of brain functionality.
这项研究的目的是为脑机接口(BMI)实现的神经假体开发一种最优的预测反馈控制框架。广义的BMI是指连接大脑和机器(计算机)的系统,以感知神经元活动和认知过程,以恢复残疾受试者受损的运动任务。这项研究的重点是:(1)开发一个基于BMI的神经假体的计算建模框架,该框架可以包含皮质内神经元测量的大量数据集;(2)识别神经运动假体中自然的和“替代的”最优反馈感知路径;(3)开发计算高效的预测控制算法,利用神经假体中的模型和反馈路径;以及(4)通过模拟神经假体的多指抓取来进行实验评估。目前的神经假体设备基本上是“开环”的,由于它们不能整合多变量反馈、感觉和交互信号,因此性能有限。这项研究解决了这一局限,努力推进下一代反馈神经假体设备。最优控制理论与神经工程和计算神经科学原理的概念集成为分析复杂的神经元相互连接系统中内在嵌入的众多反馈模式提供了一个框架。从更广泛的影响来看,该研究试图使基于BMI的神经假体和辅助设备能够过渡到稳定的扩展使用,用于患有周围神经疾病、脊髓损伤、神经肌肉疾病和截肢的人类受试者。该项目将在反馈控制教育中引入计算神经科学范式,同时培训生物医学工程师直接使用计算反馈控制理论中的工具。与伯利恒的Asa Packer小学和巴尔的摩的中学暑期机器人夏令营一起开展的科学推广活动,将激励和激发年轻人思考通过展示大脑功能来解决技术“重大挑战”。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Nitish Thakor其他文献

Computational modeling towards focused ultrasound therapy for spinal cord injury: visualization of beam propagation through patient-specific anatomy
脊髓损伤聚焦超声治疗的计算模型:通过患者特定解剖结构可视化波束传播
  • DOI:
    10.1117/12.2654357
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Avisha Kumar;Y. Tsehay;Eduardo A. Gonzalez;Max J. Kerensky;M. Bell;N. Theodore;Nitish Thakor;A. Manbachi
  • 通讯作者:
    A. Manbachi
Self‐organization of “fibro‐axonal” composite tissue around unmodified metallic micro‐electrodes can form a functioning interface with a peripheral nerve: A new direction for creating long‐term neural interfaces
未经修饰的金属微电极周围“纤维轴突”复合组织的自组织可以与周围神经形成功能界面:创建长期神经界面的新方向
  • DOI:
    10.1002/mus.24928
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    A. Lahiri;Ignacio Martinez Delgado;Swathi Sheshadri;K. Ng;S. Nag;S. Yen;Nitish Thakor
  • 通讯作者:
    Nitish Thakor
Wavelet Transforms Significantly Sparsify and Compress Tactile Interactions
小波变换显着稀疏和压缩触觉交互
  • DOI:
    10.3390/s24134243
  • 发表时间:
    2024
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Ariel Slepyan;Michael Zakariaie;Trac Tran;Nitish Thakor
  • 通讯作者:
    Nitish Thakor
Safety and feasibility of concomitant scalp cooling and limb cryocompression to prevent paclitaxel-induced alopecia and neuropathy
  • DOI:
    10.1007/s00520-024-08982-6
  • 发表时间:
    2025-02-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.000
  • 作者:
    Aishwarya Bandla;Rachel Wong;Priyadharshini Santhanakrishnan;Gayathiri Magarajah;Yang En Yee;Wei Yen Ng;Samuel Ow;Gloria Chan;Joan Choo;Siew Eng Lim;Andrea Wong;Joy Vijayan;Richard Paxman;Yee Mei Lee;Fu Hui;Zarinah Hairom;Emily Ang;Charles Loprinzi;Nitish Thakor;Soo Chin Lee;Nesaratnam Kumarakulasinghe;Joline Lim;Raghav Sundar
  • 通讯作者:
    Raghav Sundar

Nitish Thakor的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Nitish Thakor', 18)}}的其他基金

NRI: FND: Scalable, Customizable Sensory Solutions for Dexterous Robotic Hands
NRI:FND:适用于灵巧机械手的可扩展、可定制的感官解决方案
  • 批准号:
    1849417
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
2016 International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics (BioRob)
2016年生物医学机器人与生物机电一体化国际会议(BioRob)
  • 批准号:
    1646085
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Macromolecular Separation By Lorentz Forces
洛伦兹力的大分子分离
  • 批准号:
    9007907
  • 财政年份:
    1990
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Presidential Young Investigator Award
总统青年研究员奖
  • 批准号:
    8451491
  • 财政年份:
    1985
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

Research on Quantum Field Theory without a Lagrangian Description
  • 批准号:
    24ZR1403900
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Cell Research
  • 批准号:
    31224802
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
Cell Research
  • 批准号:
    31024804
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
Cell Research (细胞研究)
  • 批准号:
    30824808
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
Research on the Rapid Growth Mechanism of KDP Crystal
  • 批准号:
    10774081
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    45.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

CDI-Type I: Collaborative Research: High-Dimensional Phase-Space Subdivisions for Seismic Imaging
CDI-Type I:协作研究:地震成像的高维相空间细分
  • 批准号:
    1327658
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CDI Type II: Dynamics and Control of Cardiac Tissue
合作研究:CDI II 型:心脏组织的动力学和控制
  • 批准号:
    1341128
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CDI- Type II: Towards Analyzing Complex Petascale Datasets: The Milky Way Laboratory
合作研究:CDI-II 型:分析复杂千万亿次数据集:银河系实验室
  • 批准号:
    1124453
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CDI-Type I: Collaborative Research: A Computational Thinking Approach to Mapping Critical Marine Mammal Habitat Through Readily-Deployable Video Systems
CDI-I 型:协作研究:通过易于部署的视频系统绘制关键海洋哺乳动物栖息地的计算思维方法
  • 批准号:
    1124936
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CDI-Type II: BirdCast: Novel Machine Learning Methods for Understanding Continent-Scale Bird Migration
合作研究:CDI-Type II:BirdCast:用于理解大陆规模鸟类迁徙的新型机器学习方法
  • 批准号:
    1125228
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CDI- Type II: Towards Analyzing Complex Petascale Datasets: The Milky Way Laboratory
合作研究:CDI-II 型:分析复杂千万亿次数据集:银河系实验室
  • 批准号:
    1124403
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CDI-Type II: First-Principles Based Control of Multi-Scale Meta-Material Assembly Process
合作研究:CDI-Type II:基于第一原理的多尺度超材料组装过程控制
  • 批准号:
    1124678
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CDI-Type II: VolcanoSRI: 4D Volcano Tomography in a Large-Scale Sensor Network
合作研究:CDI-Type II:VolcanoSRI:大规模传感器网络中的 4D 火山断层扫描
  • 批准号:
    1125185
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CDI-TYPE II--COLLABORATIVE RESEARCH: Using Algebraic Topology to Connect Models with Measurements in Complex Nonequilibrium Systems
CDI-TYPE II——协作研究:使用代数拓扑将模型与复杂非平衡系统中的测量联系起来
  • 批准号:
    1125234
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CDI-Type II: Collaborative Research: Dynamical processes in interdependent techno-social networks
CDI-类型 II:协作研究:相互依赖的技术社交网络中的动态过程
  • 批准号:
    1125290
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了