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Robotic and Electrical Stimulation Platform for Integral Neuromuscular Enhancement

Projektbeschreibung

Neuro-robotische Plattform zur Rehabilitation der unteren Gliedmaßen

Neuromuskuläre Verletzungen führen häufig zu langfristigen motorischen Beeinträchtigungen, die sich negativ auf die Lebensqualität der Betroffenen und ihrer Familien auswirken. Mit den vorhandenen robotischen Vorrichtungen kann die Rehabilitation nicht optimal unterstützt werden, da ihre Auswirkungen auf die Wirbelsäulen- und Muskeltätigkeit nicht ausreichend erforscht sind. Das Team des ERC-finanzierten Projekt RE-SPINE schlägt die Entwicklung einer Robotikplattform vor, die ein robotisches Knöchel-Exoskelett mit elektrischer Stimulation des Rückenmarks verbindet, um nicht-invasiv auf die motorischen Neuronen und Muskeln der Wirbelsäule einzuwirken. Die Plattform wird Signale aus dem Körper analysieren und modellieren, wie sich die Motoneuronen der Wirbelsäule verhalten. Somit wird den Betroffenen die Möglichkeit geboten, ihre Gelenkbewegungen aktiv zu steuern und die richtigen Muskeln zum richtigen Zeitpunkt zu aktivieren, was sich positiv auf ihre Rehabilitation auswirken wird.

Ziel

RE-SPINE develops a real-time neuro-robotic platform for lower limb rehabilitation. Motor recovery following neuromuscular injuries is often sub-optimal. A key barrier hampering progress is that current neurorehabilitation robots interact with the human with limited knowledge of their effect on critical neuromuscular targets.

RE-SPINE addresses this challenge by proposing a platform that integrates a stationary robotic ankle exoskeleton with a non-invasive spinal cord electrical stimulation system. This platform generates electrical and mechanical stimuli non-invasively, which are directed to spinal motor neurons and innervated muscle fibers, with precision not considered before.

RE-SPINE combines non-invasive biosignal recording and numerical modelling to decode the cellular activity of spinal motor neurons, with the resulting mechanical forces generated by innervated muscle fibers. In this way, residual spinal motor neuron activity is translated into biomechanical force, which is subsequently used to enable volitional and continuous control of a stationary robotic ankle exoskeleton across a wide range of joint rotations, which could not be otherwise achieved without neuro-robotic support. Concurrently, decoded spinal motor neuron activity is used to command spinal cord electrical stimulation patterns that modulate spinal excitability and neuronal synchronization, ultimately for enhancing volitional control of the own leg. Over time, the integrated effects of neuro-controlled electrical and mechanical stimulation promote positive neuro-plastic changes, which are required for gaining an integral motor recovery after injury, with potentials for disrupting current robotic systems for rehabilitation.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-ERC-POC - HORIZON ERC Proof of Concept Grants

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2024-POC

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

UNIVERSITEIT TWENTE
Netto-EU-Beitrag
€ 150 000,00
Adresse
DRIENERLOLAAN 5
7522 NB Enschede
Niederlande
Region
Oost-Nederland Overijssel Twente
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
Keine Daten

Begünstigte (1)