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J-GLOBAL ID：202002218893951401   整理番号：20A2502378

人工感覚のための電気刺激の生体模倣パターンの最適設計のための包括的モデルベースフレームワーク【JST・京大機械翻訳】

A comprehensive model-based framework for optimal design of biomimetic patterns of electrical stimulation for prosthetic sensation

著者 (12件)： Kumaravelu Karthik (Department of Biomedical Engineering, Duke University, Durham, NC, United States of America) ,  Tomlinson Tucker (Deptartment of Physiology, Northwestern University, Chicago, IL, United States of America) ,  Callier Thierri (Department of Organismal Biology and Anatomy, University of Chicago, Chicago, IL, United States of America) ,  Sombeck Joseph (Department of Biomedical Engineering, Northwestern University, Chicago, IL, United States of America) ,  Bensmaia Sliman J (Department of Organismal Biology and Anatomy, University of Chicago, Chicago, IL, United States of America) ,  Miller Lee E (Deptartment of Physiology, Northwestern University, Chicago, IL, United States of America) ,  Miller Lee E (Department of Biomedical Engineering, Northwestern University, Chicago, IL, United States of America) ,  Miller Lee E (Department of Physical Medicine and Rehabilitation, Northwestern University, Chicago, IL, United States of America) ,  Grill Warren M (Department of Biomedical Engineering, Duke University, Durham, NC, United States of America) ,  Grill Warren M (Department of Electrical and Computer Engineering, Duke University, Durham, NC, United States of America) ,  Grill Warren M (Department of Neurobiology, Duke University, Durham, NC, United States of America) ,  Grill Warren M (Department of Neurosurgery, Duke University, Durham, NC, United States of America)
資料名： Journal of Neural Engineering  (Journal of Neural Engineering)
巻： 17  号： 4  ページ： 046045 (21pp)  発行年： 2020年 
JST資料番号： W5563A  ISSN： 1741-2560  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： イギリス (GBR)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 目的:触覚と固有感覚は,感覚神経のニューロパチーにより,これらの感覚の消失から生じる運動欠損により示されるように運動機能に必須である。高性能脳制御人工腕/手を達成するためには,体性感覚皮質(S1)の皮質内微小刺激(ICMS)による体性感覚の回復を必要とする。この課題は,解釈可能なパーセプトを引き起こすニューロン活性化のパターンを生成することである。ニューロン活動の自然パターンを誘発するICMS(STIM)の最適時空間パターンを設計するフレームワークを提示し,4つの以前のアプローチよりも優れた性能を示した。アプローチ。著者らは,センターアウトリーチタスク(Brodmann領域の固有受容ニューロンから),および皮膚押込(Brodmann領域1における皮膚ニューロンからの)の適用の間,S1からマルチユニット活性を記録した。皮質ハイパーカラムの計算モデルを実装し,実験的に測定した対応物を模倣するモデルニューロン活性のパターンを誘発するSTIMを設計するために遺伝的アルゴリズムを使用した。最後に,ICMSパターンから,誘発されたニューロン活性,およびそれを引き起こす刺激パラメータ,著者らは,物理的刺激と生体模倣刺激パターン,すなわち感覚エンコーダー間のマッピング機能を学習するために,リカレントニューラルネットワーク(RNN)を訓練し,感覚エンコーダを神経補綴装置に統合した。主な結果。電極先端の50μm以内のニューロンに対して測定した応答を厳密に近似する模擬応答を誘発するICMSパターンを同定した。RNNベースの感覚エンコーダは,非訓練肢運動または皮膚押込によく一般化された。モデルベース最適化手法を用いて設計したSTIMは,既存の線形および非線形マッピングを用いて設計したSTIMを凌駕した。意義。提案したフレームワークは,神経活性化の自然なパターンを誘発するSTIMに人工手に発揮される圧力の肢状態またはパターンを変換する符号器を生成する。Please refer to the publisher for the copyright holders. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： 触覚 ,  ニューロン ,  知覚神経 ,  *電気刺激 ,  符号器 ,  皮質 ,  機械刺激 ,  自己受容性感覚 ,  ニューロパチー ,  計算モデル ,  遺伝的アルゴリズム
準シソーラス用語： *モデルベース ,  *生体模倣 ,  リカレントニューラルネットワーク ,  神経活動 , 【Automatic Indexing@JST】

分類 (1件)： 中枢神経系  (EJ12030F)

タイトルに関連する用語 (4件)： 人工感覚 ,  電気刺激 ,  生体模倣 ,  最適設計