Conocimiento Bóveda 3/62 - Escuela de Primavera G.TEC BCI & Neurotecnología 2024 - Día 5
Uso de microestimulación intracortical multicanal para provocar retroalimentación táctil
Charles Greenspon, Universidad de Chicago, 3er lugar en el Premio BCI (EE.UU.)
<Imagen del Resumen >

Gráfico de Conceptos & Resumen usando Claude 3 Opus | Chat GPT4 | Llama 3:

Charles Greenspon
El tacto es crítico para
miembros biónicos diestros. 1
La piel está altamente inervada,
discrimina detalles finos. 2
La modulación de fuerza requiere
retroalimentación táctil. 3
El tacto percibe textura,
suavidad a través de la interacción. 4
El mapeo táctil somatotópico
se conserva en el cerebro. 5
La representación cortical de la mano
de amputados persiste. 6
ICMS produce sensaciones
referidas a la mano. 7
Campos proyectados estables
durante años. 8
Variabilidad en el mapeo similar
dentro y entre días. 9
Campos proyectados alineados
con sensación residual. 10
Electrodos ICMS individuales
producen mala localización. 11
ICMS multielectrodo localiza
sensación al dedo. 12
Modelo lineal predice
campo proyectado multielectrodo. 13
ICMS multielectrodo mejora
precisión de estimulación del dedo. 14
Amplitud de ICMS modula
intensidad percibida. 15
Intensidad de ICMS equiparada
a indentación del dedo. 16
Discriminación de amplitud de ICMS
sugiere niveles de intensidad. 17
ICMS multielectrodo aproxima
fuerzas ecológicamente relevantes. 18
Patrones biomiméticos de ICMS
mejoran discriminabilidad táctil. 19
ICMS biomimético multielectrodo
discrimina cumplimiento de espuma. 20
ICMS multielectrodo produce
perceptos de bordes orientados. 21
ICMS multielectrodo simultáneo
insuficiente para letras. 22
ICMS multielectrodo secuencial
produce percepto de movimiento. 23
Intervalo entre electrodos gobierna
velocidad percibida de movimiento. 24
ICMS multielectrodo secuencial
mejora patrones espaciales. 25
ICMS seguro, evita
dolor, daño. 26
La atención modula la detectabilidad
de ICMS cercano al umbral. 27
ICMS a veces produce
sensaciones 'fantasma'. 28
Matrices 3D de alta densidad
pueden mejorar ICMS. 30

Resumen:

1.- La retroalimentación táctil es crítica para el uso diestro de miembros biónicos, ya que la visión por sí sola es insuficiente.

2.- La piel tiene una alta densidad de inervación, especialmente en los dedos, lo que permite la discriminación de detalles espaciales finos.

3.- La modulación de fuerza al agarrar objetos requiere retroalimentación táctil. La visión por sí sola lleva a errores en la fuerza aplicada.

4.- La retroalimentación táctil permite percibir propiedades de los objetos como textura, suavidad/dureza a través de la interacción dinámica con el objeto.

5.- El mapeo somatotópico del tacto se conserva a lo largo del sistema nervioso desde la periferia hasta la corteza.

6.- En amputados, la representación somatotópica cortical de la mano persiste, aunque alguna literatura conflictiva sugiere un remapeo.

7.- La microestimulación intracortical (ICMS) de la corteza somatosensorial produce sensaciones referidas a la mano (campos proyectados).

8.- Los campos proyectados son estables durante años en participantes humanos, según lo medido por mapeo repetido.

9.- La variabilidad en el mapeo de campos proyectados es similar dentro y entre días, y se debe en parte al método de mapeo.

10.- Los campos proyectados se alinean con los campos receptivos medidos de la sensación residual en algunos participantes, apoyando la estabilidad de la somatotopía cortical.

11.- Los electrodos ICMS individuales producen una mala localización de las sensaciones en una tarea de juicio rápido de orden temporal.

12.- La estimulación simultánea a través de múltiples electrodos con campos proyectados superpuestos produce sensaciones localizadas en un solo dedo.

13.- Un modelo lineal simple puede predecir el campo proyectado resultante de la estimulación simultánea de múltiples electrodos.

14.- La estimulación multielectrodo mejora drásticamente la precisión de los participantes al juzgar rápidamente qué dedo fue estimulado.

15.- La amplitud del pulso de ICMS modula la intensidad percibida de la sensación táctil.

16.- La intensidad percibida de ICMS puede equipararse a la fuerza de indentación aplicada al dedo.

17.- Los umbrales de discriminación de amplitud para ICMS sugieren de 3 a 8 niveles de intensidad discriminables por electrodo.

18.- La estimulación multielectrodo aumenta el rango de intensidades entregables para aproximar fuerzas ecológicamente relevantes.

19.- El patrón biomimético de los trenes de ICMS para parecerse a las respuestas neuronales al tacto mejora la discriminabilidad sobre la modulación lineal de amplitud.

20.- El ICMS multielectrodo con patrones biomiméticos permite la discriminación de la conformidad de la espuma, demostrando la importancia del patrón.

21.- La activación simultánea de múltiples electrodos con campos proyectados no superpuestos puede producir perceptos de bordes orientados.

22.- La estimulación multielectrodo simultánea es insuficiente para transmitir de manera confiable patrones espaciales complejos como letras.

23.- La estimulación secuencial de múltiples electrodos con intervalos cortos entre pulsos produce un percepto de movimiento a través de la piel.

24.- El intervalo temporal entre electrodos activados secuencialmente gobierna la velocidad percibida del movimiento a través de la piel.

25.- El ICMS multielectrodo secuencialmente rápido mejora drásticamente la capacidad de transmitir patrones espaciales complejos en comparación con la activación simultánea.

26.- El ICMS de la corteza somatosensorial es seguro y no produce sensaciones dolorosas. Los parámetros se eligen cuidadosamente para evitar daños.

27.- La atención puede modular la detectabilidad de ICMS cercano al umbral, pero tiene poco efecto en las sensaciones a intensidades supra-umbral.

28.- El ICMS a veces puede producir "sensaciones fantasma", aunque estas son difíciles de distinguir de las sensaciones fantasma endógenas.

29.- Localizar el "punto caliente" para ICMS es sencillo con unos pocos electrodos, pero se vuelve lento con grandes cantidades de electrodos.

30.- La eficacia del ICMS puede mejorarse al dirigir múltiples capas corticales y expandir la cobertura espacial a través de matrices 3D de alta densidad.

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