摘要 将脑机接口 (BMI) 应用于临床以恢复手部运动功能的一个关键因素是其对任务变化的稳健性。例如,使用功能性电刺激 (FES),患者自己的手将用于在其他方面类似的运动中产生各种各样的力量。为了研究任务变化对 BMI 性能的影响,我们训练了两只恒河猴用它们的物理手控制虚拟手,同时我们在每个手指组(食指或中指-无名指-小指)中添加弹簧或改变它们的手腕姿势。通过同时记录皮层内神经活动、手指位置和肌电图,我们发现在一种环境下训练的解码器不能很好地推广到其他环境下,导致预测误差显著增加,尤其是对于肌肉激活。然而,对于虚拟手的在线 BMI 控制,在线控制期间改变解码器训练任务环境或手的物理环境对在线性能几乎没有影响。我们通过展示神经群体活动的结构在新的环境中保持相似来解释这种二分法,这可以实现在线快速调整。此外,我们发现神经活动会根据新环境中所需的肌肉激活按比例改变轨迹。神经活动的这种转变可能解释了对非背景运动学预测的偏差,并提出了一种特征,该特征可以帮助预测不同幅度的肌肉激活,同时产生相似的运动学。
图 1:在目标导向动作准备过程中对人类 CS 输入输出的评估。a、皮质脊髓 (CS) 输入输出 104 可以表现出从基线静息到准备状态的加法和/或乘法调节。b、目标导向动作准备 105 通过需要左 (L) 或右 (R) 反应的指示延迟双选反应时间任务进行评估。大多数试验都是 go 试验 106,在此期间命令性刺激出现直到记录反应时间 (RT) 或 0.8 秒过去。包括一组 catch 试验 (~8%) 107,以防止参与者预测命令性刺激的开始。 c ,实验分为手间任务和 108 手内任务,当目标运动表征处于基线状态以及被选中、未被选中或与动作准备无关时,可使用单脉冲经颅磁刺激 109 (TMS) 评估左手食指的 CS 输出。此处,输入是相对于参与者的静息运动阈值 (%RMT) 的 TMS 强度,输出是随后的运动诱发电位 (MEP) 的幅度 111。d ,CS 输入输出曲线来自任务前的静息状态 MEP 数据 (n = 39),并使用三参数玻尔兹曼函数与基于人群的非线性混合效应模型进行拟合 112。绿点和误差线表示 113 每个 TMS 强度下的平均 MEP 幅度 ± 标准差。虚线灰色线表示参数估计值。114
图3:随着年龄的增长:(a)脑图通过左运动皮层显示切片,并在标准大脑上覆盖了β调制(蓝色/绿色)的伪-T统计图。为每个亚组指示峰值MNI坐标。时间频谱图显示了神经振荡振幅的调节(光谱幅度的分数变化相对于2.5-3 s窗口中测得的基线)。垂直线表示第一个盲文刺激的时间。在所有情况下,从峰值beta denngonisation(在左感觉运动皮层)的位置中提取结果。请注意刺激过程中明显的β幅度降低。插图线图显示了4-40 Hz试验平均的相锁诱发响应,预期的突出偏转在20和50 ms左右。 (b)绘制的beta波段振幅(0.3-0.8 s窗口与1-1.5 s窗口)的最大差异绘制为年龄的函数(即,每个数据点显示了一个不同的参与者;三角形代表孩子,圈子代表成人)。注意显着相关(𝑅2= 0.29,𝑝= 0.00004 *)。(c)绘制的诱发响应的P50分量的幅度绘制为年龄。没有显着相关性(𝑅2= 0.04,𝑝= 0.14)。这里的所有数据都与食指刺激有关;相似的结果可用于补充信息第1节中的小指刺激。
多普勒与示波法多普勒技术是测量体重不足 15 磅的麻醉动物和所有清醒动物血压的首选方法。其他方法(包括大多数自动血压监测仪中使用的示波法)无法准确、持续地测量清醒动物的血压。应用 √ Vet-Dop 是检查室必不可少的工具。通常与狗和猫的高血压有关的疾病包括全身性高血压和肾脏疾病、肾上腺皮质功能亢进、甲状腺功能亢进、原发性高血压和嗜铬细胞瘤。其中,库欣病(狗)和肾脏疾病最为常见。很大一部分 12 岁以上的猫患有继发于慢性肾脏疾病或潜在甲状腺疾病的高血压。应常规记录这些患者、所有有视力问题的患者和所有重症患者的血压。 √ 在手术过程中可以使用 Vet-Dop 聆听心率和心律并评估外周循环。手术过程中可以测量血压,但需要手动给袖带充气和放气。√ 在创伤后和截肢前,可以使用 Vet-Dop 检查血管是否完好。多普勒技术使用 Vet-Dop 可以轻松测量收缩压。应剪掉目标动脉上方的多余毛发,并将多普勒传感器放置在血压袖带远端的此区域上。可以用拇指和食指将传感器固定到位,同时用同一只手稳住肢体,或用 Velcro 带固定。当袖带缓慢放气时,传感器用于检测血流的开始,此时可在血压计上读取收缩压。舒张压通常无法用多普勒检测到。
通过视觉引导手部动作进行的计算机交互通常采用抽象的基于光标的反馈或不同程度真实感的虚拟手 (VH) 表示。目前尚不清楚在虚拟现实环境中更改这种视觉反馈的效果。在这项研究中,19 名健康的右撇子成年人使用四种不同类型的视觉反馈执行食指运动(“动作”)和观察运动(“观察”):简单的圆形光标 (CU)、指示手指关节位置的点光 (PL) 图案、阴影卡通手 (SH) 和逼真的 VH。使用数据手套记录手指运动,并以光学方式记录眼动追踪。我们使用功能性磁共振成像 (fMRI) 测量大脑活动。与基线相比,动作和观察条件均显示枕颞皮质中的 fMRI 信号响应更强。动作条件还会引起运动、体感、顶叶和小脑区域的双侧激活增加。对于这两种情况,带有移动手指的手部反馈(SH、VH)比 CU 或 PL 反馈导致更高的激活,特别是在早期视觉区域和枕颞皮质中。我们的结果表明,与视觉不完整的手部和抽象反馈相比,在视觉引导的手指运动过程中,皮质区域网络的募集更强。这些信息可能对研究和应用或训练相关范例中涉及人体部位的视觉引导任务的设计产生影响。
初级运动皮层手部区域 (M1 HAND) 和相邻的背侧运动前皮层 (PMd) 形成中央前回中的所谓运动手旋钮。M1 HAND 和 PMd 对于灵巧的手部使用至关重要,它们通过皮质皮层轴突紧密相连,缺乏清晰的分界线。在 24 名年轻的右利手志愿者中,我们进行了多模态映射,以描绘右侧运动手旋钮的结构和功能之间的关系。3 特斯拉的定量结构磁共振成像 (MRI) 产生了区域 R1 图,可作为皮质髓鞘含量的代理。参与者还接受了功能性磁共振成像 (fMRI)。我们绘制了与任务相关的激活和时间精度,同时他们执行一项视觉运动同步任务,该任务需要用左手食指或小指进行视觉提示的外展运动。我们还对运动手柄进行了脑沟对准经颅磁刺激,以确定在两个内在手部肌肉中诱发运动诱发电位 (MEP) 的最佳位置 (热点)。各个运动热点位置沿喙尾轴有所不同。中央前区冠部中的运动热点位置越靠喙,皮质运动 MEP 延迟越长。“热点喙部性”与中央前区冠部的区域髓鞘含量有关。皮质髓鞘含量还与视觉运动同步任务期间的中央前区冠部任务相关激活和时间精确度呈正相关。总之,我们的结果表明皮质髓鞘形成、皮质空间表征和手指运动的时间精确度之间存在联系。我们假设皮质轴突的髓鞘形成促进了 PMd 和 M1 HAND 中的神经元整合,从而促进了运动的精确时间。
1引言心脏病发作是性别的全球主要死亡原因,我们并不总是知道。心率计算是使用专业硬件或设备进行的。它最常以脉搏血清表或心电图设备的形式使用。尽管这些设备具有较高的方法,并且它们对普通用户是可靠的。但是,这些设备要求用户执行其流程。在本文中,我们提出了一个能够使用电子设备估算心跳速率的系统,只需将任何位置留在袋子和旅行中即可。我们都知道心脏病发作可以在3次尝试中杀死您的生命,但是现在,第一次尝试也可能是危险的。如果每天定期检查我们的健康,那么我们可以通过检测到以前发现许多不同的疾病,生命是宝贵的。我们中间的许多人因心脏病发作而失去生命。这是因为他们的饮食,年龄,较少的体育锻炼和许多其他因素。心脏病发作并不容易检测到我们都知道心脏病发作可以在3次尝试中杀死您的生命,但是现在,第一次尝试也可能是危险的。如果每天定期检查我们的健康,那么我们可以通过检测到以前发现许多不同的疾病,生命是宝贵的。我们中间的许多人因心脏病发作而失去生命。这是因为他们的饮食,年龄,较少的体育锻炼和许多其他因素。在此系统中,我们正在使用物联网实施心跳监测和心脏病发作检测系统。为此,系统使用两个电路。心脏病发作并不容易检测,克服和帮助我们的社会摆脱心脏病和攻击,我们正在开发这样的系统,该系统将有助于降低死亡率和早期发现心脏病发作。然后将传感器连接到微控制器,该微控制器允许检查心率读数并通过Internet进行传输。用户可以设置高和低水平的心跳限制。设置这些限制后,系统开始监视,并警告较低的心跳。一个是与患者一起的传输电路,另一个是由医生或护士监督的接收器电路。系统利用心跳传感器来找出当前的心跳水平并将其显示在LCD屏幕上。在我们的论文中,我们试图检测物联网设备的心脏病发作。我们的研究的机制是将食指放在传感器上,并显示下图。特别注意这些问题•胸部不适。这是心脏危险的最常见迹象。•恶心,消化不良,胃灼热或胃痛。
1. 胸肌飞鸟和过顶平举:肘部弯曲至 90 度,将肘部抬高至肩部高度,然后向后移动,使其与身体成一线(手臂应看起来像球门柱)。这是您的起始姿势。像做胸肌飞鸟一样将肘部并拢。当肘部/拳头接触(身体中线)时,轻轻将双臂举过头顶。反向练习以回到起始姿势。(目的:此练习用于热身胸部肌肉,并在做过顶动作时增加手臂的活动范围。解释大多数举重运动员的胸部和肱三头肌运动为何紧张,这也是在举重室进行的一项很好的练习。它还将为俯卧撑做好胸部和手臂的准备。)2. 胸部推举/肩部推举:模拟您在身体前方的空中做俯卧撑。回到起始姿势后,继续做过顶肩部推举。确保在肩部推举过程中使用窄手位并保持肘部内收,以确保您锻炼到肱三头肌(后臂)。(目的:此练习用于为俯卧撑和过顶动作(如军事推举)做好准备。确保学生了解肘部必须保持内收。CFL 经常会伸出肘部,用双手的拇指和食指形成三角形。如果他们这样做,他们就不会锻炼到肱三头肌。)3. 小腿提举和颈部旋转:进行站立式小腿提举并旋转头部以查看右肩。向右重复 10 次,然后换位并向左重复 10 次(查看左肩)。 (目的:这项练习用于热身小腿,并提供颈部活动范围。不要让学生将脖子从一侧转到另一侧,否则他们会头晕。他们应该向一侧做 5 次,向另一侧做 5 次)。 4. 脚尖向前轻点:双脚分开与肩同宽站立。逐渐抬起左膝,向外旋转臀部,这样你就可以用右手轻点左脚内侧(你的下半身应该处于“4 字形”位置)。用左手触摸左脚内侧,重复此动作至另一侧。继续左右交替进行此练习。 (目的:这项练习将用于增加臀部的运动范围(尤其是髋部屈曲和外旋)。一定要告诉学生,大多数水手的臀部都很紧,尤其是跑步者,这将提高表现。如果你不这么说,这项练习对他们来说似乎没有效果。)脚尖向后轻拍:双脚分开与肩同宽站立。逐渐将左脚抬到身后(像腿筋弯举一样),用右手轻拍脚。用左手和右脚重复另一侧的动作。(目的:这项练习用于热身腿筋,同时增加股四头肌的活动范围。)5. 向侧面/前方拉线:双脚稍微向外伸开,与肩同宽,半蹲。保持下蹲姿势很重要,这样在练习过程中才能锻炼腿部肌肉。模拟从船上拉线(重复“拔河”动作),重复 4 次,重复一定次数。从左侧、前方和右侧改变位置。(目的:这项练习模拟了水手需要学习的重要技术,尤其是舰队水手。用线