Dissertação

{en_GB=A dynamical approach to modelling visuomotor activity Comparison between dorsal and ventral premotor cortices} {} EVALUATED

{pt=Atualmente, as interfaces cérebro-máquina (ICM) intracorticais recorrem quase exclusivamente à atividade neuronal no córtex motor primário. No entanto, quadros clínicos em que esta área cortical esteja danificada ou severamente degenerada comprometem o restabelecimento da atividade motora aos doentes. Os córtexes premotor e parietal, por outro lado, são menos frequentemente afetados, e, uma vez que estão envolvidos no planeamento da atividade motora através de integração visuomotora, representam alternativas para o controlo de ICMs motoras. Estudos recentes sugerem ainda que a informação motora pode ser extraída da estrutura dinâmica que carateriza as trajetórias neuronais em areas motoras e premotoras. Este trabalho compara a qualidade da representação da atividade neuronal nos córtexes premotores dorsal (PMd) e ventral (PMv) de um macaco durante uma tarefa de alcaçar-para-agarrar através de um modelo dinâmico. Os resultados revelam uma estrutura rotacional robusta em ambas as áreas em todas as épocas do movimento, apesar da baixa responsividade média em PMv antes do início do movimento. Adicionalmente, este projeto investiga a usabilidade e flexibilidade de uma ICM que use rotações dinâmicas de populações de neurónios premotores para controlar a direção e o início do movimento. A decodificação de ambos os parâmetros motores teve uma precisão acima do nível de chance, sendo os resultados do modelo dinâmico notoriamente superiores aos obtidos usando a frequência dos disparos neuronais. Este trabalho sugere que uma representação dinâmica da atividade premotora pode produzir resultados satisfatórios para controlar uma ICM motora num espaço discreto., en=Currently, intracortical BMIs rely almost exclusively on activity in the primary motor cortex. In many clinical conditions, however, this area is damaged or severely degenerated, which limits the restoration of movement to patients. The premotor and parietal cortices, responsible for coordinating the planning of motor commands through visuomotor integration, are, on the other hand, less often affected and, thus, may represent an alternative for BMI control. Recent research suggests that motor information can be extracted from the dynamical structure underlying neural trajectories in motor and premotor areas. The present work compares the adequacy of representing the neuronal activity in the dorsal (PMd) and ventral (PMv) premotor cortex of a rhesus monkey during a reach-to-grasp task with such a dynamical model. The results show very robust dynamical rotations in both areas in all epochs of the task, despite the low average response in PMv before movement onset. Furthermore, this project also seeks to investigate the usability and flexibility of a visuomotor BMI that uses the dynamical rotations of premotor neuronal populations to decode movement direction and onset. The decoding accuracy of both motor parameters was above chance level, with dynamical trajectories performing notoriously better than the combination of the spiking responses of all channels. This work suggests that a dynamical representation of premotor activity may yield satisfactory results for the control of a motor BMI in a discrete space.}
{pt=ICM com input visuomotor, modelação no espaço de estados, dinâmica neuronal, rotações dinâmicas em PMd e PMv, decodificação de parâmetros motores, en=Visuomotor BMI, state-space modelling, neuronal dynamics, rotational dynamics in PMd and PMv, decoding of motor parameters}

Novembro 25, 2019, 10:0

Orientação

ORIENTADOR

João Miguel Raposo Sanches

Departamento de Bioengenharia (DBE)

Professor Associado

ORIENTADOR

Peter Janssen

KULeuven

Full Professor