Oliveira, Daniela Souza and Ponfick, Matthias and Braun, Dominik I and Osswald, Marius and Sierotowicz, Marek and Chatterjee, Satyaki and Weber, Douglas and Eskofier, Bjoern and Castellini, Claudio and Farina, Dario and Kinfe, Thomas Mehari and Del Vecchio, Alessandro (2024) A direct spinal cord-computer interface enables the control of the paralysed hand in spinal cord injury. Brain, 147 (10), pp. 3583-3595. Oxford University Press. doi: 10.1093/brain/awae088. ISSN 0006-8950.
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Official URL: https://academic.oup.com/brain/article/147/10/3583/7631714
Abstract
Paralysis of the muscles controlling the hand dramatically limits the quality of life for individuals living with spinal cord injury (SCI). Here, with a non-invasive neural interface, we demonstrate that eight motor complete SCI individuals (C5-C6) are still able to task-modulate in real-time the activity of populations of spinal motor neurons with residual neural pathways. In all SCI participants tested, we identified groups of motor units under voluntary control that encoded various hand movements. The motor unit discharges were mapped into more than 10 degrees of freedom, ranging from grasping to individual hand-digit flexion and extension. We then mapped the neural dynamics into a real-time controlled virtual hand. The SCI participants were able to match the cue hand posture by proportionally controlling four degrees of freedom (opening and closing the hand and index flexion/extension). These results demonstrate that wearable muscle sensors provide access to spared motor neurons that are fully under voluntary control in complete cervical SCI individuals. This non-invasive neural interface allows the investigation of motor neuron changes after the injury and has the potential to promote movement restoration when integrated with assistive devices.
Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/208476/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Title: | A direct spinal cord-computer interface enables the control of the paralysed hand in spinal cord injury | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Authors: |
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Date: | 3 October 2024 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Journal or Publication Title: | Brain | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volume: | 147 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1093/brain/awae088 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Page Range: | pp. 3583-3595 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Publisher: | Oxford University Press | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 0006-8950 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Keywords: | spinal cord | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Research field: | Aeronautics, Space and Transport | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Program: | Space | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Program Themes: | Robotics | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Research area: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Program: | R RO - Robotics | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Research theme (Project): | R - Intuitive human-robot interface [RO] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Location: | Oberpfaffenhofen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institutes and Institutions: | Institute of Robotics and Mechatronics (since 2013) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Deposited By: | Strobl, Dr.-Ing. Klaus H. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Deposited On: | 13 Nov 2024 09:48 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Last Modified: | 25 Nov 2024 11:35 |
Repository Staff Only: item control page