为联合手动与 BCI 任务重构运动神经回路
神经元与认知
2019-09-13 v3
摘要
设计能够与持续运动行为结合使用的脑机接口（BCI），需要理解被用于脑控制的神经活动如何与现有神经回路相互作用。例如，BCI 可用于恢复中风后丧失的运动功能。这要求控制未受影响肢体的神经活动与控制 BCI 的活动相分离。在本研究中，我们探究了初级运动皮层如何在一个明确要求两种活动均由同一脑区驱动（即双重控制任务）的任务中，同时实现 BCI 控制与运动控制。在一只非人灵长类动物执行此双重控制任务时，我们记录了来自皮层内多电极阵列的单单元活动。与自然运动控制期间观察到的活动相比，我们发现用于直接驱动 BCI 的单元（控制单元）与未直接控制 BCI 的单元（非控制单元）在对手腕扭矩的调谐上均发生了显著变化。使用有效连通性的测度，我们观察到控制单元的连通性降低。通过方差分析，我们发现控制单元的内在变异性对任务熟练度有显著影响。当考虑该方差时，运动皮层活动具有足够的灵活性以执行需要主动解耦与手腕运动自然关联的新型 BCI 任务。本研究为使双重控制脑机接口成为可能的神经活动提供了见解。
引用
@article{arxiv.1702.07368,
title = {Reconfiguring motor circuits for a joint manual and BCI task},
author = {Benjamin Lansdell and Ivana Milovanovic and Cooper Mellema and Eberhard E Fetz and Adrienne L Fairhall and Chet T Moritz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1702.07368},
year = {2019}
}
备注
17 pages, 5 figures, 2 supplementary figures. Minor revisions