从转移的多功能神经到肌肉的神经驱动分离：基于植入式微电极阵列

肢体截肢后，肢体功能的神经信号仍存在于残肢外周神经中。靶向肌肉神经再支配（TMR）技术可将这些信号重定向至备用肌肉，通过肌电图（EMG）恢复神经信息。然而，从转移神经重定向至肌肉的多种神经指令的分离是一个重大挑战。从EMG记录中解缠重叠信号仍然复杂，因为这些信号可能包含混合的神经信息，使肢体功能解读复杂化。为解决此挑战，再生性外周神经接口（RPNIs）通过手术将神经分割成单个神经束，这些神经束再支配特定的肌肉移植物，从而分离不同的神经源，以实现对EMG信号更精确的控制和解读。我们提出了一种新型生物接口，将多价神经的TMR手术与高密度微电极阵列相结合，该阵列植入于再支配肌肉内的单个位点。我们的方法并非通过手术识别不同的神经束，而是利用微电极阵列的高时空选择性和数学源分离方法，分离所有重定向至单块肌肉的神经信号。我们记录了志愿者执行幻肢任务时四块再支配肌肉的EMG信号。将这些信号分解为运动单位活动，揭示了与不同功能任务相关的不同运动神经元簇。值得注意的是，我们的方法能够在单块再支配肌肉内提取多个神经指令，无需手术分割神经。该方法不仅有望增强假肢控制，还能揭示TMR后运动神经元协同的机制，为再支配后中枢神经系统如何编码运动提供宝贵见解。