Institut für Medizinische Psychologie und Verhaltensneurobiologie

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Neuroprothetik

Forschungsziele

In der Neuroprothetik-Gruppe arbeiten wir mit offenen und geschlossenen Systemen an der Wiederherstellung kognitiver und motorischer Funktionen. Wir Nutzen dabei im wesentlichen Signale der Hirnaktivität (invasiv und nicht-invasiv) sowie Muskelaktivität (nicht-invasiv) um verschiedene Hilfsmittel und Geräte zu steuern. Das Ziel unserer Gruppe besteht darin, neueste Methoden der Signalverarbeitung mit neurophysiologisches Wissen aus dem klinischen Bereich und dem Fertigkeitslernen zu kombinieren um unterstützende Neuroprothesen zu konstruieren und optimieren, welche bei spezifischen kognitiven und motorischen Einschränkungen ihre Anwendung finden.

Wir untersuchen außerdem die Neurophysiologie und Psychophysik der multisensorischen Integration unserer Systeme. Weiterhin werden Stimulationstechniken und Effekte eingesetzt und untersucht.
Verwendete Technologien: EEG, MEG, fNIRS, fMRI, EMG, ECoG, Intrakortikale Elektroenableitung, Robotics (exoskeletons), FES, TMS, tDCS, haptisches Feedback.

Laufende Projekte

Laufende Projekte

  • EMG, EEG und Hybride EEG-EMG Dekodierung bei gelähmten Patienten (Andrea Sarasola, Nerea Irastorza, Carlos Bibian, Andreas Ray, Florian Helmhold, Ainhoa Insausti, Eduardo Lopez-Larraz, Ander Ramos-Murguialday)
  • EMG Synergien nach schwerem Schlaganfall im chronischen Stadium (Nerea Irastorza, Ander Ramos-Murguialday)
  • Beeinflussende Faktoren der Plastizität bei Motorrehabilitation (Wala Mahmoud, Ander Ramos-Murguialday)
  • Neurophysiologischer Signaturen von funktioneller elektrischer Stimulation über FES-BCI Systeme bei der Motorrehabilitation (Ainhoa Insausti, Eduardo Lopez-Larraz Ander Ramos-Murguialday)
  • Motivation, psychologische Faktoren und Gamification bei der Rehabilitation (Doris Broetz, Wala Mahmoud, Ander Ramos-Murguialday)
  • Verbesserung der Leistung von nicht-invasiven BCIs bei Motorrehabilitation (Carlos Bibian, Eduardo Lopez Larraz, Andrea Sarasola, Nerea Irastorza, Florian Helmhold, Wala Mahmoud, Iñaki Ortego-Isasa, Andreas Ray, Ainhoa Insausti-Delgado, Ander Ramos-Murguialday)
  • Biomarker für Schlaganfall und motorische Verbesserung (Andreas Ray, Florian Helmhold, Eduardo Lopez)
  • Multiskaleninformationsfluss und Vorhersagbarkeit von neuronaler Aktivität während der Bewegungsvorbereitung- und Durchführung bei chronischem Schlaganfall (Florian Helmhold, Nerea Irastorza, Andreas Ray, Ander Ramos-Murguialday)
  • EEG-basierte BCIs für die Steuerung von magnetischer Stimulation der Wirbelsäule für die Rehabilitation von Lähmungen der unteren Gliedmaßen (Ainhoa Insausti-Delgado, Eduardo Lopez-Larraz Ander Ramos-Murguialday)
  • Simulation und Modelierung von electromagnetischer Neurotechnologie wie TMS und FES (Iñaki Ortego-Isasa)
  • Optimierung der Stimulationsparameter von TMS, NMES und FES für Assistenzsysteme und Rehabilitation (Iñaki Ortego-Isasa, Florian Helmhold, Ander Ramos-Murguialday)
  • Ultraschallstimulation von Nervenzellen (Florian Helmhold, Ander Ramos-Murguialday)

Relevante Publikationen

  • N. Birbaumer, A. Ramos-Murguialday and L. Cohen, Brain-Computer-Interface (BCI) in paralysis. In: Current opininon in Neurology Vol. 21(6):634-638, 2008
  • Ramos-Murguialday A, Schürholz M, Caggiano V, Wilgrüber M, Caria A, Hammer EM, Halder S, Birbaumer N. Proprioceptive feedback and brain computer interface (BCI) based neuroprostheses. PLoS ONE. 2012; 7(10):e47048.doi:10.1371/journal.pone.0047048
  • Walter A, Ramos-Murguialday A, Rosenstiel W, Birbaumer N, Bogdan M. Coupling BCI and cortical stimulation for brain-state-dependent stimulation: methods for spectral estimation in the presence of stimulation after-effects. Frontiers in Neural Circuits 2012; 6:87. doi: 10.3389/fncir.2012.00087
  • Ramos-Murguialday A, Broetz D, Rea M, Laeer L, Yilmaz O, Brasil FL, Liberati G, Curado MR, Garcia-Cossio E, Vyziotis A, Cho W, Agostini M, Soares E, Soekadar S, Caria A, Cohen LG, Bibaumer N. Brain-Machine-Interface in Chronic Stroke Rehabilitation: A Controlled Study. Annals of Neurology (2013). DOI: 10.1002/ana.23879
  • Vidaurre C, Pascual J, Ramos-Murguialday A, Blankertz B, Birbaumer N, Mueller KR. Neuromuscular electrical stimulation induced brain patterns to decode motor imagery. ClinNeurophysiol.2013; doi:10.1016/j.clinph.2013.03.009

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