非人类灵长类动物的慢性皮下电皮造影,用于大脑机器接口的可植入无线设备
Tianfang Yan1, Katsuyoshi Suzuki2, Seiji Kameda1
1Department of Neurological Diagnosis and Restoration, Osaka University Graduate School of Medicine, Suita, Japan.
Frontiers in neuroscience
|October 16, 2023
概括
脑下皮层电皮图 (ECoG) 提供稳定的脑机界面信号. 慢性植入显示出一致的信号质量,但电极下的组织生长降低了信号幅度,表明需要组织管理策略.
科学领域:
- 神经科学是一个神经科学.
- 生物医学工程 生物医学工程
- 可植入的设备可以植入设备.
背景情况:
- 在脑机界面 (BMI) 方面,体外电皮造影 (ECoG) 的分辨率高于EEG.
- 长期的ECoG植入可能受到炎症反应和组织封装的限制,可能降低信号质量.
- 周围组织对慢性ECoG信号记录和设备功能的影响仍未得到充分研究.
研究的目的:
- 评估非人类灵长类动物体下ECoG信号的长期稳定性和质量.
- 为了研究皮下ECoG电极周围的慢性组织反应.
- 评估组织封装对信号记录和设备功能的影响.
主要方法:
- 一个无线的32电极心电图阵列在两个非人类灵长类动物的体内植入了15个月的时间.
- 神经活动被记录并无线传输,同时评估慢性组织反应.
- 新形成的腹部纤维组织的增益因子在体内测量.
主要成果:
- 信号特征在急性和慢性阶段之间保持一致,具有稳定的根平均平方电压和功率光谱密度.
- 组织学分析显示,电极周围的反应性组织变厚,但皮质炎症没有.
- 发现电极下面的组织扩散会降低信号振幅功率.
结论:
- 在临床应用和神经科学研究中,体外ECoG显示了慢性信号记录的潜力.
- 减少反应性组织扩散,从腹部到电极,对于提高长期信号稳定性至关重要.
- 需要进一步的研究来优化ECoG设备的设计,以实现持续的性能.
