用灵活的微电皮质谱阵列记录单个单元活动,用于解码全身导航
Yu Tung Lo1,2, Lei Jiang3, Ben Woodington4
1Department of Neurosurgery, National Neuroscience Institute, Singapore, Singapore.
Journal of neural engineering
|July 10, 2024
概括
微电皮质图 (μECoG) 阵列成功地检测到来自老鼠皮质表面的单个单元神经活动. 这些数据使得在导航过程中能够解码身体位置,显示μECoGG.
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
- 信号处理 信号处理
背景情况:
- 微电皮质谱 (μECoG) 阵列从皮质表面记录神经活动,而不会透到大脑.
- 之前的研究表明,μECoG可以检测单个单元尖峰,可能来自表面皮质层.
- 从神经活动中解读身体位置对于理解运动控制和开发脑机界面至关重要.
研究的目的:
- 评估μECoG阵列在从老鼠皮层检测单个单元活动时的有效性.
- 为了确定是否可以使用μECoG衍生的单单元尖峰来解码在开放式导航期间的身体位置.
- 评估μECoG作为神经记录和脑机界面应用中的皮质内阵列的潜在替代方案.
主要方法:
- 在Wistar大鼠的初级运动皮质 (M1) 上长期植入μECoG阵列.
- 从清醒状态记录神经活动,在开放式导航过程中记录老鼠的行为.
- 信号处理涉及带通波 (300-3000 Hz),峰值检测和单元分类;身体位置通过视频跟踪. 梯度增强机器用于解码.
主要成果:
- 在慢性植入期间,从μECoG记录中成功地提取了单单元尖峰.
- 身体位置从这些尖峰被解码出来,平均绝对误差为0.135 (x-维度) 和0.090 (y-维度) 在正常化尺度上 (0-1).
- 相关性分析显示了尖峰模式和空间位置之间的显著关系 (皮尔森的r = 0.607为x,0.571为y).
结论:
- μECoG阵列可以检测单个单元的活动,可能来自表面皮质神经元.
- 这项研究证明了使用μECoG衍生的神经信号来解码空间身体位置的可行性.
- μECoG为神经记录和潜在的大脑机器接口提供了可扩展和最少侵入性的皮质内阵列替代方案.
