Ontwerp en gebruik van een apparaat voor het presenteren van grijpbare objecten in 3D-werkruimte

Het neurale principe dat ten grondslag ligt aan bereik en greep is de afgelopen decennia uitgebreid bestudeerd, maar er zijn maar weinig apparaten ontwikkeld om een flexibele combinatie van beide bewegingen in één taak mogelijk te maken. Door een aangepaste draaitafel te koppelen aan een 3-dimensionaal translationeel apparaat, maakt ons apparaat een proefwijze combinatie van meerdere posities in de 3-dimensionale ruimte en verschillend gevormde objecten in elke positie mogelijk. Ons apparaat biedt een waardevol platform om de functie van de bovenste ledematen en hun onderliggende neurale principes te bestuderen.

Het kan ook vergemakkelijken gelijktijdige reconstructie van het bereiken en grijpen van bewegingen in de hersenen-machine-interface. Begin met het bevestigen van twee Y-rails op het bovenste oppervlak van het frame parallel, door het vastzetten van de sokkels aan het bovenste oppervlak met schroeven. Sluit vervolgens twee Y-rails aan met een verbindingsschacht en twee membraankoppelingen.

Draai de sloten van de koppelingen aan om de assen van de twee rails te synchroniseren. Doe zes moeren in de ruggroeven van de Z-rail en bevestig één kant van het rechter driehoeksframe met schroeven aan de achterkant van de Z-rail. Trek het driehoeksframe naar het uiteinde dat distaal is aan de schacht en draai de schroeven aan.

Bevestig het andere rechter driehoeksframe op dezelfde manier aan de andere Z-rail. Bevestig de andere haakse zijkanten van de twee driehoek frames aan de schuifregelaars van de twee Y rails met schroeven. Sluit vervolgens de twee Z-rails aan met een verbindingsschacht en membraankoppelingen en draai de sloten van de koppeling aan.

Bevestig de twee T-vormige verbindingsplaten met moeren en schroeven aan de achterkant van de X-rail. Trek vervolgens de twee T-vormige planken aan de twee uiteinden van de X-rail en draai de schroeven aan. Bevestig de twee T-vormige verbindingsborden met schroeven op de schuifregelaars van de twee Z-rails.

Steek de stapmotor in het asgat van de tandwielverkleiner en schroef hun flenzen aan elkaar. Verknal ten slotte de verbindingsring aan het schachteinde van de X-rail. Steek de as van de tandwielverkleiner in de koppeling en schroef de tandwielverkleiner naar de verbindingsring.

Draai de slotenschrouwen van de koppeling aan. Begin met het plaatsen van de aanraaksensoren in de groef van het objectlichaam en plak ze op de vooraf gedefinieerde aanraakgebieden met dubbelzijdige tape. Geef de draden door het gat van het object backboard en bevestig het coverboard op het object lichaam met schroeven.

Ga vervolgens de draden door de gaten aan de zijkanten van de rotator en schroef de objecten op de rotator. Soldeer de draadeinden van de aanraaksensoren aan de roterende draadeinden van de elektrische slipring en wikkel de gewrichten met elektrische tape. Schroef de behuizing aan de schuifregelaar van de X-rail.

Plaats het lager in het onderste gat van de doos. Plaats vervolgens de rotator in de behuizing vanaf rechts en passeer de draden van de elektrische slipring door het bovenste gat van de behuizing. Steek vervolgens de metalen schacht in het lager vanaf het bovenste gat van de behuizing en plaats de schachtsleutel op de sleutel van de rotator.

Plaats de elektrische slipring rond de metalen as. Plaats het uiteinde van de lokbalk in de inkeping van de elektrische slipring om te voorkomen dat de buitenste ring draait. Steek de stepping motor as in de metalen as gat, en bevestig de motor op de bovenkant van de doos met schroeven.

Plak een driekleurige LED op de voorkant van de behuizing met tape. Tot slot, schroef het rechter dressoir op de zaak. Plaats de bedieningsdraden van stepping motors, LED en aanraaksensoren in de digitale poorten van een data acquisition board.

Als u het driedimensionale translationele apparaat en de draaitafel wilt initialiseren, trekt u de schuifregelaars van alle lineaire schuifrails naar het beginpunt en draait u het eerste object van de draaitafel naar de voorzijde van de draaitafel. Voer vervolgens de coördinaten van alle posities in een matrix in een tekstdocument in. Zorg ervoor dat elke rij de coördinaten X, Y en Z bevat van één positie die is gescheiden met een spatie en sla het document op.

Open vervolgens de paradigmasoftware, klik op Bestand openen in het deelvenster Groep en selecteer het tekstdocument om de presentatieposities in de paradigmasoftware te laden. Controleer de objecten die in het experiment worden weergegeven in de objectpool van de paradigmasoftware. Pas vervolgens de experimentele parameters aan in het deelvenster Tijdparameters van de paradigmasoftware.

Stel basislijn in op 400 milliseconden, Motor Run is gelijk aan 2000 milliseconden, Planning is gelijk aan 1000 milliseconden, maximale reactietijd is gelijk aan 500 milliseconden, maximale bereikstijd is gelijk aan 1000 milliseconden, min Hold Time is gelijk aan 500 milliseconden, Beloning is gelijk aan 60 milliseconden en Error Cue is gelijk aan 1000 milliseconden. Bevestig vervolgens de apenstoel op het aluminium constructieframe. Bevestig drie reflecterende markeringen aan het einde van de arm met dubbelzijdige tape.

Zorg ervoor dat de drie markeringen een schaaldriehoek vormen. Klik vervolgens in de paradigmasoftware op Uitvoeren om de taak te starten. Klik op de knop RECORD op het motion capture-paneel van de Cortex-software om de trajecten van de drie markeringen gedurende 60 seconden vast te leggen wanneer de aap de taak uitvoert.

Klik op de knop STOPPEN om het experiment te beëindigen. Maak een trackingsjabloon van de drie markeringen op de software met behulp van de opgenomen trajecten en sla de sjabloon op. Sluit vervolgens de gronddraad van de front-endversterker aan op de grond van de micro-elektroachte array, die is geïmplanteerd in de motorische cortex van de aap.

Plaats de hoofdstadia in de connector van de micro-elektrodenarray. Open de centrale software van het neurale signaalaanwinstsysteem. Open de synchronisatiesoftware.

Klik op de drie connect knoppen in de Cerebus, Motion Capture en Paradigm panelen om de synchronisatie software te verbinden met de neurale signaal acquisitie systeem, motion capture systeem, en het paradigma software respectievelijk. Klik tot slot op de knop Uitvoeren van de paradigmasoftware om de taak opnieuw te starten, gevolgd door de knop Opnemen op het paneel Bestandsopslag van de centrale software om te beginnen met het opnemen van de neurale signalen. Controleer de opgeslagen tracking sjabloon en klik op de KNOP RECORD op de motion capture paneel van de Cortex software om te beginnen met het opnemen van de baan van de pols van de aap.

Het traject van de pols tijdens de bereikende fase in alle succesvolle proeven werd geëxtraheerd en verdeeld in acht groepen op basis van doelposities. De uiteinden van acht groepen trajectvormen een cuboïde, die dezelfde grootte heeft als de vooraf gedefinieerde cuboïde werkruimte. Hier toont het peristimulus tijd histogram twee voorbeeldneuronen die zowel het bereiken van positie afstemmen als objecten worden getoond.

Het neuron aan de bovenkant toont significante selectiviteit tijdens het bereiken en vasthouden van fasen. Terwijl het neuron aan de onderkant begint te stemmen posities en objecten uit het midden van de motor run fase. Omdat de paradigmasoftware de posities van motoren niet kon lezen, is het essentieel om de draaitabel en het translationele apparaat voor elke sessie te initialiseren.

Om volledig te controleren wanneer het onderwerp het doelobject en zijn positie kon zien, kon een schakelbaar glas voor het apparaat worden geïnstalleerd. Door gebruik te maken van ons apparaat, is het nu haalbaar om de neurale interactie tussen het bereiken en grijpen bewegingen te bestuderen, die kunnen helpen om tegelijkertijd het bereik traject en de grip types te decoderen.