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High-dimensional electrical stimulation for visual prosthesis

Description du projet

Des électrodes pour restaurer la vision

Les futures neuroprothèses avancées, notamment les prothèses visuelles, devront transférer beaucoup plus d’informations que ce qui est actuellement possible. Augmenter le nombre d’électrodes fera partie de la solution. Le projet HYPERSTIM, financé par l’UE, utilisera de manière plus efficace les électrodes disponibles en appliquant des protocoles de stimulation sophistiqués. L’objectif principal du projet est d’atteindre une résolution d’au moins 20 fois le nombre d’électrodes physiquement présentes grâce à une combinaison de techniques. L’amélioration de la résolution obtenue stimulera le développement de prothèses révolutionnaires qui seront massivement adoptées par les patients aveugles et portera le domaine de l’interface neuronale à un niveau supérieur.

Objectif

Future advanced neuroprostheses will need to transfer orders of magnitude more information to the brain than currently possible. This is most urgently needed in visual prostheses. Improving the electrode count will be part of the solution: a next generation of visual prosthesis will most probably be based on the insertion of over 1000 microelectrodes in the visual cortex. Still, current visual prostheses use very simple stimulation patterns, in which at most the stimulation amplitude is modulated.
We propose to explore a second, complementary approach to brute scaling: using the available electrodes more efficiently by applying sophisticated stimulation protocols. Our main objective is to achieve a fundamental breakthrough in the spatial resolution of electrical brain stimulation to restore vision, obtaining a resolution of at least 20X the number of electrodes that are physically present.

The vast number of possible stimulation combinations calls for a radically new research methodology, integrating modeling and state-of-the-art neuroscience methods at every spatial scale (from single neurons to the entire brain) in a closed-loop optimization process. With this combination of techniques, we will study which stimulation patterns effectively induce sufficient neural activations in higher areas (i.e. ignition) and cause visual perceptions. Thus, we will be able to explore the vast, hyperdimensional search space of possible stimulation patterns, and produce a set of in vivo tested stimulation patterns that are capable of eliciting distinguishable physiological and behavioral responses.

The obtained order-of-magnitude improvement in resolution will spur the development of breakthrough prostheses that will be widely adopted by blind patients, and bring the field of neural interfacing to the next level.

Régime de financement

HORIZON-EIC - HORIZON EIC Grants

Coordinateur

KATHOLIEKE UNIVERSITEIT LEUVEN
Contribution nette de l'UE
€ 841 073,00
Adresse
OUDE MARKT 13
3000 Leuven
Belgique

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Région
Vlaams Gewest Prov. Vlaams-Brabant Arr. Leuven
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 841 073,00

Participants (3)