摘要 人类的运动学习能力差异很大,但人们对这种差异背后的神经机制知之甚少。最近的神经成像和电生理研究表明,大规模神经动力学存在于低维子空间或流形中,学习受到这种内在流形结构的限制。在这里,我们使用功能性磁共振成像询问受试者水平的神经偏移与流形结构的差异是否可以解释参与者之间的学习差异。我们让受试者连续两天在磁共振扫描仪中执行感觉运动适应任务,让我们能够评估他们几天的学习表现,并持续测量大脑活动。我们发现,认知和感觉运动大脑网络中流形活动的整体神经偏移与受试者几天的学习和再学习模式差异有关。这些发现表明,流形外活动提供了学习过程中不同神经系统相对参与度的指标,并且受试者在学习和再学习模式上的差异与认知和感觉运动网络中发生的重新配置过程有关。
多项研究表明脑机接口 (BCI) 训练对中风康复具有积极的临床效果。本研究探讨了基于感觉运动节律 (SMR) 的 BCI 与音频提示、运动观察和多感觉反馈对中风后康复的疗效。此外,我们讨论了 BCI 训练中训练强度和训练持续时间之间的相互作用。24 名患有严重上肢 (UL) 运动障碍的中风患者被随机分为两组:2 周 SMR-BCI 训练结合常规治疗(BCI 组,BG,n = 12)和 2 周常规治疗(无 SMR-BCI 干预)(对照组,CG,n = 12)。使用临床测量量表测量运动功能,包括 Fugl-Meyer 上肢评估 (FMA-UE;主要结果测量)、Wolf 运动功能测试 (WMFT) 和改良 Barthel 指数 (MBI),测量时间分别为基线(第 0 周)、干预后(第 2 周)和随访周(第 4 周)。在第 0 周和第 2 周记录分配到 BG 的患者的 EEG 数据,并通过 mu 节律 (8-12 Hz) 的 mu 抑制均值事件相关去同步 (ERD) 进行量化。第 2 周时两组的所有功能评估评分(FMA-UE、WMFT 和 MBI)均显著提高(p < 0.05)。第 4 周时 BG 的 FMA-UE 和 WMFT 改善程度显著高于 CG。双侧半球的μ抑制与第2周的运动功能评分均呈正趋势。本研究提出了一种新的有效的SMR-BCI系统,并证明结合音频提示、运动观察和多感觉反馈的SMR-BCI训练与常规治疗相结合可以促进持久的UL运动改善。
脑机接口 (BCI) 可以设计为具有多种反馈模式。为了在治疗应用中促进适当的大脑可塑性,反馈应引导用户引发所需的大脑活动,并且最好与想象的动作相似。在本研究中,我们采用脑磁图 (MEG) 测量健康受试者的神经生理变化,这些受试者使用两种不同的反馈模式进行基于运动想象 (MI) 的 BCI 训练。本研究中使用的 MI-BCI 任务持续 40-60 分钟,涉及右手或左手运动的想象。8 名受试者通过视觉反馈执行任务,14 名受试者通过本体感受反馈执行任务。我们使用广义线性模型分析了整个会话中 4-40 Hz 范围内多个频率的功率变化,以找出训练期间功率显著增加的频率。此外,还分别分析了每个梯度计的 alpha(8-13 Hz)、beta(14-30 Hz)和 gamma(30-40 Hz)波段的功率增加,以找到在整个会话期间表现出显着线性功率增加的通道。这些分析应用于三种不同的条件:休息、准备和 MI。在所有条件下,视觉反馈都增强了枕叶和左颞叶通道中主要高 beta 和 gamma 波段(24-40 Hz)的振幅。相反,在本体感受反馈期间,功率主要增加在 alpha 和 beta 波段。在所有条件下,在多个顶叶、枕叶和颞叶通道中都发现了 alpha 波段增强,而 beta 波段增加主要发生在休息和准备期间的顶叶枕叶区域,在 MI 期间发生在手部运动区域上方的顶叶通道。我们的结果表明,使用本体感受反馈的 BCI 训练会增加运动皮层中感觉运动节律的功率,而视觉反馈主要导致视觉皮层中 gamma 波段的增加。 MI-BCI 应该涉及本体感受反馈以促进运动皮层的可塑性。
摘要:经皮脊髓刺激 (tSCS) 可改善脊髓损伤后的上肢运动功能。许多研究试图推断 tSCS 后调节的皮质脊髓机制,其中许多研究依赖经颅磁刺激来提供皮质脊髓兴奋性的测量。其他指标(例如皮质振荡)可能为 tSCS 的生理效应提供替代和补充的视角。因此,本研究记录了 30 名健康志愿者的脑电图,以研究皮质振荡动力学是否以及如何被 10 分钟的持续颈部 tSCS 改变。参与者在将 tSCS 传递到颈部后侧的同时记录脑电图,同时进行重复的上肢运动和静息状态任务。根据每个参与者的最大耐受性(平均:50 ± 20 mA)为其量身定制 tSCS 的强度。在没有 tSCS 的情况下进行了控制会话。运动过程中感觉运动皮质活动的变化以事件相关(去)同步 (ERD/ERS) 来量化。我们的分析表明,在群体层面上,tSCS 期间 ERD 调制方向没有一致性,tSCS 和 ERD/ERS 之间也没有剂量效应。比较了 tSCS 之前和之后的静息状态振荡功率,但在 alpha 峰值频率或 alpha 功率方面没有发现统计学上显着差异。然而,与未应用 tSCS(25% ERD;p = 0.016)相比,接受最高刺激强度的参与者的 ERD/ERS(10% ERS)明显减弱,这表明皮质受到抑制。总体而言,我们的结果表明,对脊柱颈部区域进行一次 10 分钟的 tSCS 不足以在整个队列中引起感觉运动皮质活动的一致变化。然而,在高强度下,皮质水平可能会产生抑制作用。未来的研究应该以更大的样本量来调查会话持续时间和 tSCS 强度对皮质振荡的影响。
脊髓损伤(SCI)是一种主要的残疾,导致运动和感觉障碍以及受影响的个体的广泛并发症,这不仅影响患者的生活质量,而且会给家人和医疗保健系统带来沉重的负担。尽管对SCI的临床有效治疗很少,但在过去的几十年中,研究导致了几种与神经调节有关的新型治疗策略。神经调节 - 神经调节剂,电刺激或光遗传学调节神经元活性的使用 - 可以基本上促进SCI后感觉运动功能的恢复。最近的研究表明,神经调节与其他技术结合使用,可以使瘫痪的患者有意,控制运动并促进感觉恢复。尽管这种治疗对完全克服SCI有希望,但神经调节具有这种作用的机制很难确定。在这里,我们回顾了相对于电神经调节和光遗传学神经调节的最新进展。我们还检查了这些方法可以恢复感觉运动功能的潜在机制。然后,我们强调了这些方法的优势,并在其应用方面留下了挑战。
1的记录细胞的商和估计的细胞总数(植入电极覆盖的区域近似于植入电极覆盖的区域,假设皮质厚度为2mm,密度为90K神经元每毫米3(26))。
描述基于感觉运动节律的脑机接口 (SMR-BCI) 用于获取与运动意象相关的脑信号并将其转换为机器控制命令,从而绕过通常的中枢神经系统输出。选择最佳的外部变量配置可以最大限度地提高 SMR-BCI 在健康和残疾人士中的表现。当 BCI 的目标是在严格监管的实验室环境之外的日常环境中使用时,这种性能现在尤为重要。在这篇评论文章中,我们总结并批判性地评估了当前有关外部变量对 SMR-BCI 性能的影响的知识体系。在评估 SMR-BCI 性能与外部变量之间的关系时,我们将其广泛地描述为不太依赖于 BCI 用户并且源自用户之外的元素。这些因素包括 BCI 类型、干扰因素、训练、视觉和听觉反馈、虚拟现实和磁电反馈、本体感受和触觉反馈、脑电图 (EEG) 系统组装的细致程度和 EEG 电极的定位以及记录相关伪影等因素。在这篇评论文章的最后,提出了关于外部变量对 SMR-BCI 性能影响的研究未来发展方向。我们相信,我们的评论对学术 BCI 科学家和开发人员以及在 BCI 领域工作的临床专业人员以及 SMR-BCI 用户都具有价值。
猕猴的优质顶叶占据了海报中的partoftheparietallobeandplaysacracialrolein,这是信息源的整合(来自视觉,运动,运动和体感大脑区域),以实现高级COG固态功能的目的。该区域涵盖了室内沟和顶枕沟,其中包括Alsotheprecuneatecortecortecortecortexinthemesialsialsialsialsialsialfaceferefthehemisphere。它载有固定性的遗传性:PE,PEIP,PECI前后和PEC,MIP,PGM和V6A。最近研究的基于功能的mrihavesesgestdputativehumanhomologue of theareasoftheareasofthemacaquesuerparietallobule。在这里我们回顾了解剖学细分,猕猴上顶叶的皮质和丘脑皮质连接,与生理和病变状况的组织和组织中的人体学和组织相关联。猕猴大脑这一部分的知识可以帮助理解病理状况,这些病理状况使人类的正常行为行为融合了手臂的正常行为,并且可以激发大脑计算机界面进行与周围环境相互作用所需的ininmoreAccurateWaysworewaysorimotorimotortortransortation。
尽管有大量证据表明感觉运动皮层 (SMC) [ 1 ] 存在身体部位的表征,但对该脑区更详细的运动功能的映射仍然难以实现。虽然一些人报告说 SMC 中各个手指和发音器官的体感表征是有序的 [ 2 , 3 ],但另一些人表明这些身体部位具有重叠的神经表征 [ 4 , 5 ],这表明身体部位内表征缺乏离散的组织。通常用于研究大脑功能的成像技术 (例如 fMRI) 不能区分关键功能和非关键功能。因此,使用这些技术观察到的活动可能表示非必要的参与,例如运动计划或前馈/传出副本。相反,皮层的电刺激只能阐明对执行大脑功能至关重要的区域,因此可以单独研究运动表征。在这里,我们在一名神经外科患者的高密度 (HD) 皮层脑电图 (ECoG) 电极网格上应用了皮质刺激,以根据舌头的 ECoG 映射来研究 SMC 上运动功能的详细表现。
图1。响应视觉运动旋转的感觉运动学习。(a)视觉运动旋转任务的示意图。光标反馈(红点)相对于手的运动方向旋转,旋转的大小在各组(15°,30°,60°或90°)之间变化。半透明和纯色在学习的早期和晚期分别显示手和光标位置。(b,d)从Bond and Taylor(2015)和在线实验的实验实验中的15°(绿色),30°(黄色),60°(紫色)和90°(粉红色)旋转条件的平均手动训练。在Veridical反馈,无反馈(灰色背景)和旋转试验期间相对于目标(0°)的手(0°)提出。阴影区域表示SEM。(c,e)旋转块早期和晚期的平均手角度,以及从面对面(C)和在线(E)实验的无反馈后效应块。框图表示中位数(厚的水平线),四分位数(第1和3 rd,盒子的边缘)和极端(min and Max,垂直细线)。每个参与者的数据显示为半透明点。