Descrizione del progetto
Apprendere il controllo neuromuscolare a circuito chiuso per una migliore neuroriabilitazione
Le lesioni neurologiche portano milioni di persone alla disabilità e il recupero motorio è spesso subottimale. L’impatto delle attuali macchine di neuroriabilitazione è limitato dalla mancanza di conoscenze in merito alla loro interazione fisica con il corpo umano. Il progetto INTERACT, finanziato dall’UE, intende creare modelli multi-scala dell’interazione uomo-macchina per apprendere nuovi paradigmi di controllo a circuito chiuso. I ricercatori si avvarranno della registrazione e della modellizzazione numerica per decifrare l’attività cellulare dei motoneuroni presenti nel midollo spinale a una risoluzione elevata, con l’obiettivo di dimostrare il modo in cui la disfunzione motoria viene riparata inducendo alterazioni nei bersagli neuromuscolari. L’apprendimento del controllo dello stimolo che regola la funzione neuromuscolare consentirà alle macchine di co-adattarsi al corpo umano e incentiverà lo sviluppo di interfacce uomo-macchina, dalle neuroprotesi agli arti robotici e gli esoscheletri.
Obiettivo
Neurological injuries such as stroke leave millions of people disabled worldwide every year. For these individuals motor recovery is often suboptimal. The impact of current neurorehabilitation machines is hampered by limited knowledge of their physical interaction with the human. As we move, our body adapts positively to optimal stimuli; motor improvement after stoke is promoted via physical training with an appropriate afferent input to the nervous system and mechanical loads to muscles. Loss of appropriate stimuli leads to motor dysfunction.
Motor recovery requires positive neuromuscular adaptations to be steered over time. If neuro-modulative and orthotic machines could be controlled to generate optimal stimuli to the neuromuscular system, a new era in neurorehabilitation would begin.
This project creates multi-scale models of human-machine interaction for radically new closed-loop control paradigms. We will combine biosignal recording and numerical modeling to decode the cellular activity of motor neurons in the spinal cord with resulting musculoskeletal forces at a resolution not considered before. This will enable breakthroughs for tracking the spinal-musculoskeletal system across spatiotemporal scales: short-to-long term adaptation from cellular to organ scales. We will use these concepts to design new machine control schemes. With a focus on spinal cord electrical stimulation and mechatronic exosuits, we will demonstrate how motor dysfunction is repaired by inducing optimal changes in neuromuscular targets. The innovative aspect is that of gaining control of the stimuli that govern neuromuscular function over time. This will enable machines to co-adapt with the body; an achievement that will disrupt the development of man-machine interfaces from neuroprostheses, to robotic limbs, to exosuits.
INTERACT will answer fundamental questions in movement neuromechanics via novel principles of human-machine interaction with broad impact on bioengineering and robotics
Campo scientifico
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-STG - Starting GrantIstituzione ospitante
7522 NB Enschede
Paesi Bassi