ハードウェア対応の低レイテンシーリズム脳状態追跡 脳の刺激アプリケーション

科学分野:

• 神経科学
• 生物医学工学
• 信号処理

背景:

• 未来の神経科学は リアルタイムで 文脈に依存した脳-コンピュータの インターフェースを必要とします
• 既存のシステムはしばしば遅延に直面し,神経組織との双方向の相互作用を制限します.

研究 の 目的:

• 振動する脳状態を追跡する リアルタイム・システムです
• 生きた脳と即座に 非侵襲的な相互作用を 研究や臨床用途で可能にします

主な方法:

• HarPULLは,リアルタイム・フェーズ・アンプリチュード・トラッキングのためのカルマンフィルタリングを備えた状態空間推定フレームワークを使用しています.
• アルゴリズムは,データ転送の遅延を最小限に抑えるためにリアルタイムオペレーティングシステムで,EEG増幅器のコンピューティングコアに実装されています.
• システムの性能は,リアルタイム状態依存のトランスクラニアル磁気刺激 (TMS) を含む,シミュレーションおよび実際のデータを使用して検証されました.

主要な成果:

• 安定状態のカラーカルマンフィルターで 脳の1分の1のノイズが解消され 段階追跡の精度が向上しました
• HarPULLは,皮質のリズム段階に基づいてTMSを誘発する最小の2msの遅延を示しました.
• HarPULLによって誘発されるリアルタイムTMSは,センソモーターリズム状態に基づいて,有意に調節されたモーター誘発ポテンシャル (MEP) です.
• 段階依存の筋肉皮質表現 (MCR) マップはリアルタイムで生成され,刺激状態の筋肉の線引きが改善された.

結論:

• HarPULLは脳リズムを リアルタイムで追跡する 最初の技術です
• このシステムは脳とほぼ即座に 非侵襲的な接触を確立します
• HarPULLは臨床診断と科学研究において幅広い応用の可能性を持っています.