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:
    0835632
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 27.5万
  • 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 2012-08-31
  • 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.
本研究的目的是开发一个最佳的预测反馈控制框架的神经假体,使脑机接口(BMI)。 广义上,BMI是将大脑和机器(计算机)连接起来的系统,用于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。 研究重点是:(1)开发基于BMI的神经假体的计算建模框架,该框架可以结合皮质内神经元测量的大数据集;(2)识别神经运动假体中的自然和“替代”最佳反馈感测路径;(3)开发利用神经假体中的模型和反馈路径的计算有效的预测控制算法;以及(4)通过模拟神经假体多指抓握的实验评估。目前的神经假体装置主要是“开环”的,并且由于它们不能结合多变量反馈、感觉和交互信号而具有有限的性能。 这项研究解决了这一限制,努力推进下一代反馈功能的神经假体设备。 最优控制理论与神经工程学和计算神经科学原理的概念整合为分析复杂的神经元互连系统中固有的众多反馈模式提供了一个框架。为了更广泛的影响,该研究旨在使基于BMI的神经假体和辅助设备能够在患有周围神经病,脊髓损伤,神经肌肉紊乱和截肢 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的工具。 与伯利恒的阿萨帕克小学和巴尔的摩的中学夏季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 }}

Mayuresh Kothare其他文献

An event-based neural partial differential equation model of heat and mass transport in an industrial drying oven
工业干燥炉中热质传递的基于事件的神经偏微分方程模型
  • DOI:
    10.1016/j.compchemeng.2025.109171
  • 发表时间:
    2025-09-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.900
  • 作者:
    Siddharth Prabhu;Sulman Haque;Dan Gurr;Loren Coley;Jim Beilstein;Srinivas Rangarajan;Mayuresh Kothare
  • 通讯作者:
    Mayuresh Kothare

Mayuresh Kothare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('Mayuresh Kothare', 18)}}的其他基金

PFI:AIR - TT: Miniaturization of Medical Oxygen Concentrators for Portable and Home Medical Applications
PFI:AIR - TT:用于便携式和家庭医疗应用的医用制氧机的小型化
  • 批准号:
    1444963
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 27.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
I-Corps: A Prototype Design and Market Evaluation of Miniaturized Medical Oxygen Concentrator
I-Corps:小型医用制氧机的原型设计和市场评估
  • 批准号:
    1402128
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 27.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: Dynamics and Control of Integrated Microchemical Systems
职业:集成微化学系统的动力学和控制
  • 批准号:
    0134102
  • 财政年份:
    2002
  • 资助金额:
    $ 27.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
An Integrated Chemical Reforming Microplant for Fuel Cell Applications
用于燃料电池应用的集成化学重整微型装置
  • 批准号:
    9980781
  • 财政年份:
    1999
  • 资助金额:
    $ 27.5万
  • 项目类别:
    Standard 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:
    $ 27.5万
  • 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:
    $ 27.5万
  • 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:
    $ 27.5万
  • 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:
    $ 27.5万
  • 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:
    $ 27.5万
  • 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:
    $ 27.5万
  • 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:
    $ 27.5万
  • 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:
    $ 27.5万
  • 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:
    $ 27.5万
  • 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:
    $ 27.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了