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A Direct Sensorimotor Connection with the Spared Neural Code of Movement to Regain Motor Function

Description du projet

Restaurer les voies neuronales des motoneurones spinaux épargnés

Les interfaces neuronales actuelles qui assistent les patients souffrant de paralysie musculaire comportent généralement des risques chirurgicaux et offrent un contrôle médiocre des mouvements. En cas de lésion de la moelle épinière, il reste souvent des motoneurones spinaux actifs. Il est possible d’y accéder par des mesures peu invasives et de les exploiter pour restaurer les connexions neuronales. À cette fin, le projet GRASPAGAIN, financé par le CER, concevra une interface neuronale bidirectionnelle qui fournira un retour d’information au cerveau sur la base d’une stimulation en temps réel de l’activité des motoneurones efférents de la colonne vertébrale. À l’aide de méthodes d’apprentissage profond et de capteurs électromyographiques, il développera des méthodes à haute résolution pour activer et améliorer la sortie épargnée de la moelle épinière en identifiant les potentiels d’action des unités motrices des muscles de la main. Cette technologie vise à améliorer les mouvements volontaires chez les patients, leur offrant ainsi une plus grande indépendance et une meilleure qualité de vie.

Objectif

Many individuals suffer partial or complete muscle paralysis with no available cures. Even though neural interfaces have the potential to restore motor function with assistive systems, their use is still very limited. Even in the case of state-of-the-art invasive neural implants, the control of the movements of the paralyzed limbs is highly unsatisfactory. These neural interfaces suffer high surgical risks, poor control of the activity of spinal motor neurons, and inaccurate mapping of the attempted movements. Spinal motor neurons are the last cells of the nervous system that convert motor commands into movement and their activity can be accessed with minimally invasive methods. In most neural lesions, such as spinal cord injury and stroke, there are functionally active spinal motor neurons projecting to paralyzed muscles that are modulated by brain input. In this project, I propose a bidirectional interface that is driven by the real-time identification of efferent spinal motor neuron activity. We will develop novel sensing, decoding, and feedback methods with precise cellular resolution. This neural interface will map, engage, and augment the spared output of the spinal cord through new deep learning methods and hundreds of fine-tuned electromyographic sensors recording action potentials of individual motor units for the muscles controlling the hand. The output of this interface will enable highly accurate temporal associations between efferent motor neuron activity and sensorimotor feedback by delivering multiple visual and somatosensory inputs. This bidirectional neural interface will entrain and monitor the spared neural pathways at the direct cellular level with the goal of transforming and augmenting the activity of the spared motor neurons into highly functional motor dimensions. Using these new technologies, we aim to answer open questions in movement neuroscience and spinal cord injury.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2023-STG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

FRIEDRICH-ALEXANDER-UNIVERSITAET ERLANGEN-NUERNBERG
Contribution nette de l'UE
€ 1 495 271,00
Adresse
FREYESLEBENSTRAßE 1
91058 Erlangen
Allemagne
Région
Bayern Mittelfranken Erlangen, Kreisfreie Stadt
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 495 271,00

Bénéficiaires (1)