Dekodierung der 3D-Reach- und Greifkinematik aus hochfrequenten lokalen Feldpotentialen im primären motorischen Kortex von Primaten

Intrakortikale Mikroelektrodengitteraufzeichnungen erzeugen eine Vielzahl von neuronalen Signalen mit potenzieller Anwendung als Steuersignale in neuronalen Schnittstellensystemen. Frühere Studien konzentrierten sich auf Einzel- und Multi-Unit-Aktivität (MUA) sowie auf niederfrequente lokale Feldpotentiale (LFPs), haben jedoch höhere Frequenzen (>200 Hz) von LFPs nicht untersucht. Darüber hinaus wurde das Potenzial zur Dekodierung der 3D-Reach- und Greifkinematik auf der Grundlage von LFPs nicht nachgewiesen. Hier verwenden wir gegenseitige Information und Dekodierungsanalysen, um den Informationsgehalt über das 3D-Reach- und Greifen von sieben verschiedenen LFP-Frequenzbändern im Bereich von 0,3-400 Hz zu untersuchen. LFPs wurden über 96-Mikroelektrodengitter im primären motorischen Kortex (M1) von zwei Affen aufgezeichnet, die freies Greifen zur Erfassung sich bewegender Objekte durchführten. Analysen der gegenseitigen Information ergaben, dass höhere Frequenzbänder (z. B. 100-200 und 200-400 Hz) die meisten Informationen über die untersuchte Kinematik trugen. Darüber hinaus ergab die Dekodierung mit dem Kalman-Filter, dass breitbandige hochfrequente LFPs, die wahrscheinlich MUA widerspiegeln, die beste Dekodierungsleistung sowie eine erhebliche Genauigkeit bei der Rekonstruktion der Reach-Kinematik, der Greiföffnung und der Öffnungsgeschwindigkeit boten. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass LFPs, insbesondere hochfrequente Bänder, nützliche Signale für neuronale Schnittstellen sein könnten, die die 3D-Reach- und Greifkinematik steuern.