Cours de Andrea Flashcards
Définir une neuroprothèse
Une technologie qui peut remplacer les fonctions motrices, sensorielles ou
cognitives qui ont été endommagées par une blessure ou une maladie afin d’aider
à alléger les incapacités et à améliorer la qualité de vie
Quelles sont les technologies basées sur la stimulation (neuroprothèse)?
- Implant cochléaire
- Stimulation cerebrale profonde
- Stimulation electrique pour restauration à la locomotion
Nommer les deux types de surdité neurosensorielle
- Surdité de transmission –> oreille externe ou oreille moyenne
- Surdité neurosensorielle –> cellules ciliés ou lesion du nerf qui les contacte
Quels sont les composantes d’un implant cochléaire?
- Microphone
- Processur qui extrait les composants spectraix des sons
- Circuit électrique qui stimule
- Faisceau d’électrodes inséré dans la cochlée
Comment fonctionne un implant cochléaire
Membrane tectoriale et basilaire font des cisaillement habituellement et à cause des propriétés de la cochlée ces cisaillement seront différents à différents endroits de la cochlée. Les électrodes vont essayer de stimuler le nerf de sorte à ce qu’il décharge de la même manière que s’il était stimuler par les cellules ciliés pour un son donné.
La stimulation cerebrale profonde est utilisé pour quoi?Qd on fait recours à cette technique
Symptomes associs à des désordres de mouvement pour les maladies tels que le Parkinson
Utilisé lorsqu’il y a résistance aux traitements pharmaco
Où stimulons dans la stimulation profronde?
Thalamus et certains noyaux des ganglions de la base
Composantes de la stimulation cerebrale profonde?
- Générateur impulsions
- Électrodes
- Fils d’extension
Nommer les composantes d’un système d’interface cerveau-machine pour le contrôle neuromoteur
- Recording array
- Decoding algorithm
- Output device
- Sensory feedback
Neuroprothèses pour le contrôle neuromoteur peuvent être utilisés quand? donner des exemples
Qd le contrôle musculaire par le cerveau est perdu, mais les mécanismes cérebraux sont intacts
Exemple: AVC, maladie neuromoteurs degeneratif, Blessure de la moelle
Nommer la composante à haute et basse fréquence du signal extracellulaire
Haute : PA
Basse: Potentiel de champ
Avantage/inconvénients de mesurer les PA?
- Mesure donnant le plus d’information p/r à ce que le neurone encode
- Reflète le signal de sortie avec une résolution temporelle de l’ordre des ms
Inconv: Doit enregistrer près du neurone ce qui est difficile surtour in vivo
Avantage et inconvenient des potentiels de champ
- Capacité d’être enregistré loins du corps cellulaire
- Non invasif
Inconv:
1. Plus difficile à interpreter pcq activité d’un volume de tissu
2. Attenuation par les tissus
Avantages et desavantages de EEG?
Avantage:
1. Facile à enregistrer à l’aide d’électrodes de surface
2. Non invasif
Desavantage:
1. Modulation plus lente que les PA
2. Doit apprendre à générer des signaux de contrôle pour les actions (semaine ou mois à apprendre à utiliser) –> pas signal normal
3. Nécessite un haut niveau de concentration mentale
EEG a été utilisé succesfully pour quelle type de tâche?
Choix entre très peu d’alternatives
Nommer les signaux utilisés dans le contrôle neuroprosthétique
- Potentiels corticaux lents –> changement lents (0.5 à 10) que les patients peuvent appprendre à controler
- P-300 –> évoqués après stimuli significatifs à une latence de 300ms
- Rythmes sensorimoteurs –> Préparation à un mouvement diminue une amplitude rythmique
Quels sont les avantages et inconvénients de ECoG pour prothèse?
Av:
1. Apprentissage + rapide
2. Moins invasif que enregistrement cortical
3, Meilleur détection de processus locaux que EEG
Des:
1. Resolution spatiale et temporelle encore trop faible pour avoir les détails en temps réel sur le mvnt
Quels sont les avantages et desava des potentiels de champs locaux?
- Meilleure résolution spatiale et temporelle
- Dans certaines régions LFP ont une activité bien correlés aux potentiels de champs locaux (pariétale)
- Plus facile d’enregistrer que les PA extracellulaire
Desa:
1. Invasive
2. Activité difficile à interpreter puisque vient de plusieurs neurones
3. Peut representer l’entrée synaptique synchronisée dans une population de neurones
4. Dans certaines regions acticvité pas bien correlé avec les PA (M1)
Quels sont les avantages/desavantage de l’enregistrement de PA extra
Avantage:
1. Mesure qui donne le plus d’info p/r à ce que les neurones encodent
2. Le plus d’info sur nos actions désirés
3. Précision de contrôle assez élevée pour avoir l’info en temps réel
4. Assez facile d’apprendre comment contrôler l’activité des neurones qu’on enregistre
Des:
1. Technologie invasive
2. Difficile à maintenit l’isolation des PA venant de neurones
3. Nbre de neurones qu’on peut enregistrer diminue avec temsp
Nommer les caractéristiques utiles pour le contrôle neuromoteur
- Activité liés aux actions motrices
- Représentation de plusieurs paramètre moteurs (direction vitesse force)
- Extraire les paramètres à partir de l’activité de la population
- Paramètre encodré de facon continu pendant le mvmnt
- Contrôle volitionnel de l’activité
Expliquer expérience qui montre qu’il peut y avoir un contrôle volitionnel de l’activité neuronale dans M1
Singe a une activité correlé à la position d’un pointeur dans M1
Quelle est la différence entre la cinématique de mouvement et la cinétique de mouvement? Quel région a des neurones qui codent pour ces paramètres?
Cinématique: Vitesse position
Cinétique: Torque force
M1
Pourquoi ecq M1 est très interessant pour le contrôle neuromoteur?
M1 a tout les caractéristiques utilies pour le contrôle neuromoteur
- Activité liés aux actions motricees
- Représentation de plusieurs paramètres moteurs tels que la directions, vitesse, force
- Possibilité d’extraire les paramètres nécessaires pour un mouvement donné à partir de la population
- Paramètre encodés de facon continue lors du mouvement
- Contrôle volitionnel de l’activité
V ou F: il faut comprendre exactement quoi fait le cortex moteur et comment afin d’exploiter les signaux de cette région pour contrôler un interface cerveau-machine?
Pas nécessairement, mais il faut être capable d’enregistrer l’activité de plusieurs neurones
simultanément et de décoder leurs patrons d’activité en temps réel.
Quel est l’avantage de sondes multisites comme le michigan probe
Permet des enregistrements chroniques à différentes profondeurs
Quel est l’avantage de l’enregistrement de réseaux à haute densité?
Haute d’ensité du site d’enregistrement (100 électrodes de 3mm x 3mm)
Quels sont les stratégies pour décoder l’activité?
- Vecteur de population
- Technique de régression linéaire
- Kalman Filter
- Classificateurs
Expliquer la stratégie de vecteur de population
Courbe de tuning en M1 qui indique la direction de mouvement, mais marche slm si les courbes sont répartis uniformément dans l’espaxe
Expliquer la stratégie de régression linéaire
Utilisation de tous les neurones simultanément pour donner des ajustements optimaux de l’ensemble à une variable particulière
Expliquer la stratégie du filtre de Kalman
Utilise l’activité passé des neurones et les états cinématiques antérieurs de la main avec une estimation du bruit afin de prédire la vitesse future de la main. Tend à produite des trajectoires lisses
Expliquer la stratégie du classificateur
Utilisation d’algorithme pour détecter les différents patrons d’activités pour déterminer l’action que le sujet veut faire. Approche d’apprentissage machine et de neurones artificiels
Comment on calibre le décodeur chez un animal?
Calibré pendant le mouvements réels du bras et ensuite le singe apprend à faire mouvement avec l’interface au lieu du bras
Comment on calibre le décodeur chez humain
Calibré en imaginant les mouvements. Le sujet essai de contrôler l’appareil et le décodeur tante de raffiner la solution en fonction des erreurs. Donc, le sujet s’adapte au décodeur (meilleur patrons détectable) et le décodeur s’adapte à l’humain (apprend à mieux interpreter les patrons)
Pourquoi ecq l’apprentissage est nécessaire?
- Propriétés du bras différentes
- Seulement un petit nbre de neurones
- Circuit de la moelle contournée
- aucune rétroaction sensorielle
