Name: פלטפורמה ניסויית לחקר ביצועים לולאה סגורה של המוח מכונת ממשקים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-03-10T12:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 51 s
Description: חקור ממשק מוח-מכונה סגור לולאה באמצעות נוירון H1 במוח הזבוב לייצוב רובוט נייד בסביבה דינמית. שיטה זו מאפשרת לחוקרים לבחון אסטרטגיות בקרה נוירונליות בזמן אמת.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

ק פיטרסון נתמכה על ידי תעודת סטודנט לדוקטורט מהמחלקה Bioengineering ומימון של חיל האוויר האמריקאי מעבדות מחקר. נ Ejaz נתמכה על ידי מלגת הלימודים לתואר שלישי מן החינוך הגבוה ועדת פקיסטן במימון חיל האוויר האמריקאי מעבדות מחקר.

<ol><li>Chiappe, E. M., Seelig, J. D., Reiser, M. B., Jayaraman, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Walking+modulates+speed+sensitivity+in+Drosophila+motion+vision%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Biol%22%5BJournal%5D)">Walking modulates speed sensitivity in Drosophila motion vision.</a> Curr. Biol. 20, 1470-1475 (2010).</li>
<li>Franceschini, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sampling+of+the+visual+environment+by+the+compound+eye+of+the+fly%3A+fundamentals+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Photoreceptor+optics%22%5BJournal%5D)">Sampling of the visual environment by the compound eye of the fly: fundamentals and applications.</a> Photoreceptor optics. Snyder, A. W., Menzel, R. , Springer. Berlin Heidelberg New York. 98-125 (1975).</li>
<li>Karmeier, K., Tabor, R., Egelhaaf, M., Krapp, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+visual+experience+and+the+receptive-field+organization+of+optic+flow+processing+interneurons+in+the+fly+motion+pathway%5BTitle%5D)+AND+%22Vis.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Early visual experience and the receptive-field organization of optic flow processing interneurons in the fly motion pathway.</a> Vis. Neurosci. 18, 1-8 (2001).</li>
<li>Krapp, H. G., Hengstenberg, B., Hengstenberg, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dendritic+structure+and+receptive-field+organization+of+optic+flow+processing+interneurons+in+the+fly%5BTitle%5D)+AND+%22Jour.+of+Neurophys%22%5BJournal%5D)">Dendritic structure and receptive-field organization of optic flow processing interneurons in the fly.</a> Jour. of Neurophys. 79, 1902-1917 (1998).</li>
<li>Krapp, H. G., Hengstenberg, R., Egelhaaf, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Binocular+contributions+to+optic+flow+processing+in+the+fly+visual+system%5BTitle%5D)+AND+%22Jour.+of+Neurophys%22%5BJournal%5D)">Binocular contributions to optic flow processing in the fly visual system.</a> Jour. of Neurophys. 85, 724-734 (2001).</li>
<li>Longden, K. D., Krapp, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Octopaminergic+modulation+of+temporal+frequency+coding+in+an+identified+optic-flow+processing+interneuron%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Systems+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Octopaminergic modulation of temporal frequency coding in an identified optic-flow processing interneuron.</a> Frontiers in Systems Neuroscience. 4, 153-153 (2010).</li>
<li>Bender, J. A., Dickinson, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparison+of+visual+and+haltere-mediated+feedback+in+the+control+of+body+saccades+in+Drosophila+melanogaster%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Exp.+Bio%22%5BJournal%5D)">A comparison of visual and haltere-mediated feedback in the control of body saccades in Drosophila melanogaster.</a> J. Exp. Bio. 209, 4597-4606 (2006).</li>
<li>Longden, K. D., Krapp, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((State-dependent+performance+of+optic+flow-processing+interneurons%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">State-dependent performance of optic flow-processing interneurons.</a> J. Neurophysiol. 102, 3606-3618 (2009).</li>
<li>Maimon, G., Straw, A. D., Dickinson, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Active+flight+increases+the+gain+of+visual+motion+processing+in%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Active flight increases the gain of visual motion processing in.</a> 13, 393-399 (2010).</li>
<li>Petrovitz, R., Dahmen, H., Egelhaaf, M., Krapp, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Arrangement+of+optical+axes+and+spatial+resolution+in+the+compound+eye+of+the+female+blowfly+Calliphora%5BTitle%5D)+AND+%22J+Comp+Physiol+A%22%5BJournal%5D)">Arrangement of optical axes and spatial resolution in the compound eye of the female blowfly Calliphora.</a> J Comp Physiol A. 186, 737-746 (2000).</li>
<li>Warzecha, A. K., Horstmann, W., Egelhaaf, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temperature-dependence+of+neuronal+performance+in+the+motion+pathway+of+the+blowfly+Calliphora+Erythrocephala%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Biology%22%5BJournal%5D)">Temperature-dependence of neuronal performance in the motion pathway of the blowfly Calliphora Erythrocephala.</a> J Exp Biology. 202, 3161-3170 (1999).</li>
</ol>

<ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טוס לנתיחה צריך להתבצע בזהירות ולוודא כי אנו מכוונים כראוי את הזבוב ביחס מסכי מחשב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפרדת קוצים מן נוירון H1 של דוקרנים מכל נוירונים אחרים כדי לקבל איתות טוב יחס רעש אשר לאחר מכן ניתן להשתמש כדי לשלוט על הרובוט אמין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש להקפיד כדי למנוע כל רקמה עצבית מהתייבשות במהלך הניסוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המצלמות מחוברות למחשבים באמצעות כבל Ethernet. יש להקפיד, כך שהם לא מעל הפצע במהלך הניסוי כמו זה ישפיע על הסיבוב של הרובוט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כיום אנו באמצעות פעילות של ספייק H1 אחת ההתקנה משימה ייצוב בכיוון אחד בלבד של סיבוב לסבסב. אנחנו יכולים להוסיף אלקטרודה שנייה לקבל אותות H1 מימין ומשמאל כך שאנחנו יכולים ללמוד לשלוט אלגוריתמים ייצוב בשני הכיוונים של סיבוב לסבסב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אנחנו יכולים להסיר את הזירה המכיל את פסים שחור לבן בכיוון אנכי ולהשתמש בסביבה מעבדה כמו גירוי חזותי לטוס. זה יאפשר לנו ללמוד לולאה סגורה ביצועים עם תמונות נטורליסטי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הרובוט ניתן להסיר מהשולחן פרסה, ואפשרו לו להסתובב בסביבת מעבדה תוך שליטה לולאה סגורה. זה יאפשר לנו לחקור אלגוריתמים בקרה מעורב הימנעות התנגשות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החוטים המחברים את המצלמות למחשבים ניתן להסיר על ידי יישום מערכת התמסורת האלחוטית, נותן לנו הגדרה רובוטית רסן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מודד את הביצועים של אלגוריתמים שונים לשלוט ייתן לנו הבנה של האופן שבו אסטרטגיות שונות מסוגלים להתמודד עם אותות עצביים שאינם נייחים משתנה. ידע זה יכול להיות מיושם שונים במוח המכונה ממשקים קליניים ולא קליניים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> זו הגדרת הניסוי הוא הצעד הראשון לקראת הקלטת אותות עצביים של התנהגות בעלי חיים. המטרה שלנו היא המקום זבוב על הרובוט ולהשתמש הפעילות העצבית שלה עבור בקרת לולאה סגורה. ב ההתקנה כזה, נוכל להקליט הפעילות העצבית של הזבוב בזמן שהוא מקבל גירויים רב חושיים כתוצאה תנועה של הרובוט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הקלטת אותות מתא אחד בלבד. בתצורת אנחנו צריכים אותך, התא המתאים ביותר יהיה H1-cell. בידוד התגובות של נוירון H1 של נוירונים אחרים עם שדות פתוחים דומה, למשל H2, חשוב לשמור אות טוב יחס רעש עבור ההקלטות עצביים. התגובות של H1 ו-H2 נוירונים יכולה להיות מופלה על ידי וציין כי H2 יש אופיינית נמוכה יותר ספונטני כלומר שיעור spiking מאשר נוירון H1. הנוירונים יכול גם להיות מופלה על בסיס של המורפולוגיה שלהם (קראפ et al. 2001). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המערכת שלנו מאפשרת לנו להשוות את הרווח לולאה סגורה מושגת על ידי ממשק שלנו לטוס רובוט במשימה ייצוב תמונה, ולהשוות את הביצועים שלו עם לולאה סגורה רווחי optomotor שנצפה בניסויים קודמים על זבובים (בנדר &amp; דיקינסון 2006, Warzecha ואח&#39; . 1996, הייזנברג &amp; Wolf, 1990). בנוסף, הוא מאפשר לנו לחקור המדינה תלויי שינויים בעיבוד מידע חזותי תחת לולאה סגורה התנאים (Chiappe et al. 2010, מימון ואח&#39;. 2010, Longden &amp; קראפ 2009, Longden &amp; קראפ 2010). </li></ol>

<ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 1) High-Speed ​​CRT מציג (LG Studioworks 221U) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מצלמות מהירות גבוהה (Prosilica, GC640) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רובוט רציף (ASURO עם שינויים מותאמים אישית) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Bluetooth מודם סידורי (Bluesmirf) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שלב מיקרו דרייב (יישומי מערכות תנועה, ST5-SI) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מנוע צעד (Sanyo Denki, 103H6704-0140) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אלקטרודות טונגסטן (FH-co.com - קוד פריט - UEW SHG SE 3P1M) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תאיים מגבר (NPI EXT 10-2F) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Micromanipulator ממונע (Scientifica, PS-700-Z) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מיקרוסקופ סטריאו (לייקה, MZ95) </li></ol>

פלטפורמה ניסויית לחקר ביצועים לולאה סגורה של המוח מכונת ממשקים

An Experimental Platform to Study the Closed-loop Performance of Brain-machine Interfaces

האופי הלא נייחים השתנות של אותות עצביים היא בעיה בסיסית ממשק מוח מכונה. פיתחנו ממשק מוח מכונה להעריך את החוסן של שליטה חוקים שונים ליישם משימה לולאה סגורה ייצוב תמונה. ניצול היטב מאופיין לטוס במסלול visuomotor לנו להקליט את הפעילות החשמלית של תא עצב רגיש זיהה תנועה, H1, כדי לשלוט על סיבוב לסבסב של רובוט שני גלגלים. הרובוט מצויד 2 במהירות גבוהה, מצלמות וידאו מתן קלט תנועה חזותי להטיס להציב מול 2 צגי CRT המחשב. הפעילות של נוירון H1 מציין את כיוון המהירות היחסית של הסיבוב של הרובוט. הפעילות העצבית מסוננת והאכילה חזרה על ידי אמצעי שליטה יחסית ומידתית / הסתגלות למערכת ההיגוי של הרובוט. המטרה שלנו היא לבחון למטב את הביצועים של חוקים שונים תחת שליטה לולאה סגורה התנאים עבור יישום רחב יותר גם ממשקים אחרים במוח המכונה.

אנו משתמשים בלולאה סגורה לטוס מכונת ממשק לחקור עקרונות כלליים השליטה העצבית.

הטבעה הבלתי-סטציונרית והשונות של אותות עצביים הן בעיה יסודית בממשקי מוח-מכונה. פיתחנו ממשק מוח-מכונה...

אנו משתמשים בפעילות של נוירון ביניים חזותי במוח הזבוב, תא ה-H1, כדי לשלוט במנועים של רובוט נייד. הרובוט ממוקם על שולחן מסתובב הנע באופן קבוע, ופעילות התא משמשת לייצוב הרובוט ביחס לסביבה מפני תנועות חיצוניות. תמונות של תנועת תבניות המוקלטות מהרובוט נדגמות ונשלחות לשני מסכי CRT של מחשב, הממוקמים לפני הזבוב.האותות של תא H1, הנמדדים בפולסים (spikes) לשנייה, מעידים על מהירות תנועת התבנית. לאחר מכן מיושמים חוקי בקרה שונים כדי להמיר את הפולסים לשנייה שהוקלטו לאות בקרה עבור מנועי הרובוט. שלום, אני נביטה ג'וש ממעבדת הולגר קרופס במחלקה להנדסת ביו-רפואית באימפריאל קולג' לונדון.אני כריס פטרסון, גם אני ממעבדתו של הולגר קאפ. שלום, אני הולגר קאפ. היום נדגים לכם פרוצדורה ליצירת ממשק מוח-מכונה בין תאים בודדים במערכת הראייה של הזבוב לבין רובוט.אנו משתמשים בהליך זה כדי לבחון את הביצועים של אסטרטגיות בקרה שונות המשתמשות באותות עצביים לשליטה במערכות רובוטיות בתנאי שפתיים סגורות. אז בואו נתחיל. כדי להתחיל בהכנת הזבוב, קררו אותו על קרח, ולאחר מכן השתמשו במקלות קוקטייל קהים כדי להחזיק את הכנפיים למטה וקבעו את גבו של הזבוב לחתיכת סרט דביק דו-צדדי על תבנית מיקרוסקופ. לאחר מכן, השתמשו בשעוות דבורים כדי להצמיד את הכנפיים לתבנית וגם כדי לחסום את פעולתו של מנוע התעופה.שלב זה דורש טיפול מהיר ומדויק כדי שהזבוב לא יתחמם במהלך הפרוצדורה. כעת, תחת המיקרוסקופ, החזק כל רגל בעזרת פינצטה והשתמש במספריים קטנים כדי לחתוך אותן במפרקים הקרובים ביותר לגוף. חזור על פעולה זו עבור החרטום (proboscis).כדי למנוע מהזבוב להתייבש, יש לאטום את החורים בשעווה. לאחר מכן, יש לחתוך אחת הכנפיים ולהפנות את הזבוב על צדו. יש להסיר את שאריות הכנף תוך השארת ה-katra, לכסות את דמעות ה-Hal ולאטום את החור בשעווה.חזרו על נוהל זה עבור הכנף השנייה. כדי לעורר נוירון מטרה באופן מוגדר, יש לדייק את מיקום ראש הזבוב ביחס למסכי המחשב. לצורך כך, תזדקקו למחזיק מותאם אישית הכולל חלל רחב לגוף הזבוב ותוספת בקצה אחד עם חריץ שבו ימוקם צווארו של הזבוב.הניחו את הזבוב על התומך כך שצווארו יהיה בתוך החריץ, והפעילו לחץ כלפי מטה תוך כדי הדבקת הבטן במקומה. כעת, הניחו את תומך הזבוב על מעמד כך שתוכלו לראות את חזית ראשו של הזבוב דרך המיקרוסקופ. בצפייה בזבוב תחת אור אדום, ניתן לראות בכל עין תופעה אופטית הנקראת pseudo pupil.אם האישון המדומה (pseudo pupil) מקבל צורה מסוימת, הרי שמיקום הראש של הזבוב מוגדר באופן מדויק. השתמשו במיקרו-מניפולטור כדי להכווין את ראש הזבוב למנח הנכון, ולאחר מכן השתמשו בשעווה כדי להדביקו למחזיק. לאחר מכן, לחצו את החזה כלפי מטה בצורה שטוחה והדביקו אותו למחזיק באמצעות שעווה.פעולה זו מאפשרת לפתוח את החלק האחורי של קפסולת הראש כדי שניתן יהיה להחדיר אלקטרודות לתוך מוח הזבוב. השתמשו במיקרו-סקלפל או במחט הזרקה דקה כדי לחתוך בזהירות חלון בקוטיקולה של קפסולת הראש הימנית. היזהרו לא לחתוך את הרקמה העצבית הנמצאת מיד מתחת לקוטיקולה. לאחר הסרת פיסת הקוטיקולה, הוסיפו מספר טיפות של תמיסת ringer.השתמשו בפינצטה כדי להסיר שערות צפות, משקעי שומן או רקמת שריר העלולים לכסות את לוח ה-LOA. ניתן לזהות את לוח ה-LOA לפי תבנית הסתעפות אופיינית של קנה נשימה (trachea) כסוף המכסה את פניו האחוריים. חררו חור קטן בקוטיקול של קפסולת הראש האחורית השמאלית לצורך מיקום של אלקטרודת ייחוס כאשר הזבוב מוכן.בואו נראה כיצד למקם את אלקטרודת ההקלטה. יש להניח את אלקטרודת ההקלטה בקרבה רבה לנוירון H1. נוירון H1 מגיב בעיקר לתנועה אופקית מאחור לפנים המוצגת בשדה הקליטה שלו.כדי למקם את אלקטרודת ההקלטה, השתמשו בקנה הנשימה (trachea) כנקודת ייחוס חזותית. בתחילה, מקמו את האלקטרודה בחלקו העליון ביותר של קנה הנשימה. השימוש במגבר שמע להמרת הפוטנציאלים החשמליים המוקלטים לאותות אקוסטיים עשוי לסייע בתהליך.כל פולס (spike) בודד הופך לצליל נקישה אופייני. ככל שהאלקטרודה מתקרבת יותר לנוירון בודד, כך צליל הנקישה הופך לברור יותר. כדי לזהות את נוירון H1 באמצעות העדפת התנועה שלו, גרה אותו באמצעות תנועה בכיוון האופקי.לאחר שהאלקטרודת ההקלטה במקומה, נעבור לגירוי חזותי ולהקלטות. לתחילת הפעולה, מקמו זבוב מול שני מסכי מחשב CRT. מכיוון שמערכת הראייה של הזבוב מהירה פי 10 מזו של בני האדם, על המסכים להציג 200 פריימים לשנייה.מרכזי המסכים נמצאים בזווית של 45 מעלות פלוס או מינוס ביחס לכיוון הזבובים. כפי שנראה מקו המשווה של עינו של הזבוב, כל מסך תופס זווית של 25 מעלות פלוס או מינוס במישור האופקי ו-19 מעלות פלוס או מינוס במישור האנכי. הקלט למסכי המחשב מסופק על ידי שתי מצלמות וידאו המורכבות על רובוט SRO קטן בעל שני גלגלים, אשר הותאם לצורך הניסוי.מקמו את הרובוט על גבי פלטת סיבוב בתוך אזור גלילי שקירותיו מצופים בתבנית של פסים שחורים ולבנים מכוונים אנכית. באמצעות סיבוב פלטת הסיבוב במישור האופקי, תנועות הרובוט מוגבלות לדרגת חופש אחת בלבד. בתחילה, הן פלטת הסיבוב והן הרובוט נמצאים במצב מנוחה.כאשר השולחן המסתובב מתחיל לנוע, הסיבוב שלו נושא את הרובוט באותו כיוון, ומצלמות הווידאו מקליטות את התנועה היחסית בין הרובוט לבין תבנית הפסים של הזירה. מצלמות הווידאו המופעלות על ידי סוללה על הרובוט מותקנות בזווית של פלוס או מינוס 45 מעלות. הן לוכדות 200 תמונות לשנייה כדי להתאים לקצב הפריימים של מסכי המחשב שלפני ה-fly log.התמונות הוצגו במסכי מחשב בקצב של 200 פריימים לשנייה ברזולוציה של 40 על 80 בגווני אפור. בעוד שהזבוב צופה בתנועות של התבנית הפסית, נרשמו האותות החשמליים שעברו סינון פס-מעבר (band pass filter), לדוגמה, בין 30 ל-200 kilohertz, באמצעות כרטיס רכישה דיגיטלי בקצב דגימה של לפחות 10 kilohertz. סף (threshold) מיושם על האותות החשמליים שעברו סינון פס-מעבר כדי להפריד את ה-spikes מהפעילות הרקעית.מסנן חצי גאוסי סיבתי עובר קונבולוציה עם הפולסים כדי לקבל אומדן חלק של פעילות הפולסים עבור תא H one, במטרה לסגור את הלולאה של הממשק בין המוח למכונה. אלגוריתם בקרה משמש להמרת קצב הפולסים של תא H one למהירות רובוט, המוחזרת באמצעות ממשק Bluetooth כדי לשלוט בשני מנועי ה-DC המניעים את גלגלי הרובוט. גלי סינוס טהורים נבחרו כפרופילי המהירות עבור השולחן המסתובב.לגלי הסינוס יש היסט DC כך שהפלטה המסתובבת תסתובב רק בכיוון המעורר את נוירון H one לאורך הכיוון המועדף שלו. מערכת הבקרה כולה מוגדרת כך שגירוי של נוירון H one יגרום לרובוט לפצות על תנועת הפלטה המסתובבת כאשר היא מוגדרת כהלכה. ייצוב חזותי מושג כאשר הסיבוב הנגדי של הרובוט תואם את הסיבוב של הפלטה המסתובבת, מה שמוביל לתנועה מועטה או לאף תנועה של התבנית על מסכי המחשב.הביצועים הכוללים של המערכת תלויים באלגוריתם הבקרה המשמש לסגירת הלולאה. האלגוריתם הראשון שאנו בוחנים הוא בקר פרופורציונלי, שבו מהירות הרובוט המעודכנת פרופורציונלית להפרש במהירויות הזוויתיות בין מהירות הרובוט omega R למהירות השולחן המסתובב Omega P. ערכים שונים עבור ההגבר הסטטי KP ותדרי כניסה עבור אות השולחן המסתובב omega P נבחרים כדי לבחון את ביצועי הבקר.עקבות דגימה עבור omega P ו-omega R מוצגים כאן עבור KP השווה לאחד ותדר קלט של 0.6 hertz עבור omega P; הרובוט בירוק עוקב אחר השולחן המסתובב בכחול עם פיגור ואמפליטודה של שיא קטנה יותר. הרכיב האופקי של תנועת התבנית המגרית את תא H one מוצג מימין באדום. תדרי קלט עבור אות השולחן המסתובב, Omega P, נבחרים בין 0.03 ל-3 hertz, ואות הרובוט המתאים, omega R, נרשם.שני האותות מעובים למרחב התדרים באמצעות התמרת פורייה מהירה, וערכי האמפליטודה והמופע מחושבים בתדר הכניסה. תרשים הגודל של BO d עבור הבקר הפרופורציונלי עם KP השווה לאחד מראה את תגובת המערכת לאורך תדרי הכניסה שנבחנו. ביצועי הבקר יורדים בדרך כלל עם עליית התדרים.העלייה הקלה בהגבר בתדר של 1 Hz היא תוצאה של תנודות באות הרובוט, הנובעות משימוש בתא H1 אחד בלבד שטווח הפלט הדינמי שלו מכסה בעיקר תנועה אופקית מקדימה לאחורה. תרשים המופע של בודי (Bodhi) מראה פיגור מופע של הבקר הקטן מ-PI עבור תדרי קלט הנמוכים מ-0.6 Hz. מכאן עולה כי הבקר יציב עבור תדרים הנמוכים מ-0.6 Hz ואינו יציב עבור תדרי קלט הגדולים או השווים ל-1 Hz.ביצועי הבקר הפרופורציונלי עם KP סטטי הושוו לבקר אדפטיבי שבו ערך ה-KP מתעדכן מדי 50 מילישניות. ההשוואה התבססה על קצב הפולסים השיא, F max, שחושב על פני מרווח זמן של T פחות 500 מילישניות עד T. כתוצאה מחלון האינטגרציה הגדול, הבקר הפרופורציונלי הציג ביצועים טובים יותר מהבקר האדפטיבי עבור טווח הפרמטרים שנבדק; לבקר האדפטיבי היה מאפיין פאזה דומה לזה של הבקר הפרופורציונלי, תבנית הדירוג סביב השולחן המסתובב הוסרה, וסביבת המעבדה שימשה כקירוב של קלט ויזואלי טבעי עבור תא H1 של הזבוב.בממוצע, גרף העוצמה של Bodhi עבור הקלט הוויזואלי הנטבעי הראה הגברים גבוהים מעט יותר מאלו של הקלט הוויזואלי המדורג, ככל הנראה משום שניצלה טווח רחב יותר של תדרים מרחביים בתמונות ויזואליות נטבעיות. מאפייני גרף הפאזה של Bodhi עבור קלטים ויזואליים מדורגים לעומת נטבעיים היו דומים. הרגע הצגנו בפניכם כיצד ליצור ממשק מוח-מכונה בין תא לבין מערכת החזון והרובוט.ישנם מספר שלבים קריטיים במהלך הליך זה. ראשית, יש להימנע מחתכים עמוקים בזמן פתיחת קפסולת הראש כדי למנוע פגיעה במוח. שנית, יש למקם את האלקטרודה בזהירות כך שתבצע הקלטה מתא אחד בלבד; אנו מקליטים מתא H one.שלישית, שמרו על המוח לח בכל הזמנים ומנעו ממנו להתייבש. זהו זה. תודה שצפיתם ובהצלחה בניסויים.

an-experimental-platform-to-study-closed-loop-performance-brain

Research

JoVE Journal

Neuroscience

מדעי המוח

אנו מציגים שיטה לאיסוף אותות electrocorticographic למטרות מחקר מבני אדם אשר עוברים ניטור פולשני אפילפסיה. אנחנו מראים איך להשתמש בפלטפורמה BCI2000 תוכנה לאיסוף נתונים, עיבוד אותות מצגת גירוי. באופן ספציפי, אנחנו מדגימים את זיגפריד, כלי BCI2000 מבוסס על מיפוי בזמן אמת המוח תפקודית.

הקלטת אדם Electrocorticographic (ECOG) אותות לחקר Neuroscientific בזמן אמת מיפוי קורטיקלי פונקציונלית

פיתוח של ממשק המוח מכונה מערכת (BMI) יעילה לשיקום ושיקום של תנועת גפיים דורש פענוח מדויק של כוונתו של המשתמש. כאן אנו מציגים פרוטוקול ניסוי רומן וטכניקת איסוף הנתונים לרכישה בו זמנית לא פולשנית של פעילות עצבית, פעילות שרירים, וגוף כולו קינמטיקה במהלך משימות תנועה שונות ותנאים.

Electroencephalography סימולטני קרקפת (EEG), (EMG), והקלטת אינרציה מגזרי כל גוף לMulti-מודאלית עצבית פענוח

במאמר זה מוצגת מסגרת ניסויית לביצוע ניסויים בלולאה סגורה, בה נלמדים עיבוד מידע (כלומר, קידוד ופענוח) ולמידה של מכלולים עצביים במהלך האינטראקציה המתמשכת עם גוף רובוטי.

ניסויי נוירו-רובוטית לולאה סגורה כדי לבדוק את מאפיינים חישובית של רשתות עצבי

ניטור פעילות מוחית במהלך משימות מוטוריות זקופות הוא בעל ערך רב כאשר חוקרים את המקור העצבי להפרעות תנועה. כאן, אנו מדגימים פרוטוקול המשלב ספקטרוסקופיה פונקציונלית קרוב לאינפרא אדום עם ניטור רציף של פעילות שרירים וקינמטית במהלך 4 סוגים של משימות מוטוריות.

קרוב פונקציונלי אינפרא אדום ספקטרוסקופיה של אזורים חושיים ומוטורי במוח עם סימולטני Kinematic וניטור EMG במהלך משימות מוטוריות

בעזרת ניסוי זה, ניתן יהיה לזהות תודעה אצל אנשים עם הפרעות תודעה. יתר על כן, הגישה יכולה ליצור ערוץ תקשורת פשוט המאפשר לאנשים לתת תשובות פשוטות של כן/לא לשאלות.

הערכה ותקשורת לאנשים עם הפרעות תודעה

אנו מציגים פרוטוקולים ושיטות של ניתוחים לבניית ממשקים אדפטיביים משותפים הזורמים, מתפרצים, מנתחים ומשנים אותות גוף ולב אנושיים בלולאה קרובה. התקנה זו ממשקים אותות נגזר ממערכות העצבים ההיקפיות והמרכזיות של האדם עם כניסות חושיות חיצוניות כדי לסייע במעקב אחר שינוי ביופיזי.

בקרת Proxy בזמן אמת של אותות היקפיים עם פרמטרים מחדש באמצעות ממשק לולאה קרובה

מאמר זה דן כיצד לבנות ממשק מוח-מחשב על-ידי הסתמכות על ציוד ברמת הצרכן ופוטנציאלים חזותיים במצב יציב. לשם כך, אלקטרואנצפלוגרף חד-ערוצי המנצל אלקטרודות יבשות שולב עם משקפי מציאות רבודה להצגת גירויים והדמיית נתוני פלט. המערכת הסופית הייתה לא פולשנית, לבישה וניידת.

ממשק מוח-מחשב לביש חד-ערוצי ולא פולשני לתעשייה ולשירותי בריאות

מטרת מחקר זה היא לספק התייחסות חשובה לפעולה הקלינית הסטנדרטית של ממשק מוח-מחשב של דימוי מוטורי (MI-BCI) עבור תפקוד מוטורי לקוי של הגפיים העליונות לאחר שבץ.

דימוי מוטורי ממשק מוח-מחשב בשיקום תפקוד מוטורי לקוי בגפיים העליונות לאחר שבץ מוחי

מחקר זה מציג מערכת ממשק מוח-מחשב (BCI) לחולי שבץ מוחי, המשלבת אותות אלקטרואנצפלוגרפיה ואלקטרוקולוגרפיה כדי לשלוט ביד רובוטית בגפה העליונה, ולשפר את הפעילויות היומיומיות. ההערכה השתמשה במבחן ברלין דו-ידני לשבץ מוחי (BeBiTS).

מערכת רובוטית לגפיים העליונות הנשלטת על ידי ממשק מוח-מחשב לשיפור הפעילות היומיומית בחולי שבץ מוחי

מחקר זה מציג פרוטוקול סטנדרטי וניתן לשחזור ליישום כלי ניתוח EEG בתדר מרחבי-זמני (STFEEG) לפענוח EEG בתמונות מוטוריות, הכולל סגמנטציה מרחבית-זמנית-תדרית ניתנת להגדרה, חילוץ תכונות מבוסס תבניות מרחביות נפוצות (CSP), אלגוריתמים מרובים לסיווג ויכולות ויזואליזציה.

STFEEG-Tool: כלי לניתוח EEG בתדר מרחבי-זמני לממשקי דימות מוטורי מוח-מחשב

חקור ממשק מוח-מכונה סגור לולאה באמצעות נוירון H1 במוח הזבוב לייצוב רובוט נייד בסביבה דינמית. שיטה זו מאפשרת לחוקרים לבחון אסטרטגיות בקרה נוירונליות בזמן אמת.

פלטפורמה ניסויית לחקר ביצועים לולאה סגורה של המוח מכונת ממשקים

גלה סרטונים נוספים