Optimizing the design of bipolar nerve cuff electrodes for improved recording of peripheral nerve activity
Notice bibliographique
Résumé
OBJECTIVE: Differential measurement of efferent and afferent peripheral nerve activity offers a promising means of improving the clinical utility of implantable neuroprostheses. The tripolar nerve cuff electrode has historically served as the gold standard for achieving high signal-to-noise ratios (SNRs) of the recordings. However, the symmetrical geometry of this electrode array (i.e. electrically-shorted side contacts) precludes it from measuring electrical signals that can be used to obtain directional information. In this study, we investigated the feasibility of using a bipolar nerve cuff electrode to achieve high-SNR of peripheral nerve activity. APPROACH: A finite element model was implemented to investigate the effects of electrode design parameters-electrode length, electrode edge length (EEL), and a conductive shielding layer (CSL)-on simulated single fiber action potentials (SFAP) and also artifact noise signals (ANS). MAIN RESULTS: Our model revealed that the EEL was particularly effective in increasing the peak-to-peak amplitude of the SFAP (319%) and reducing the common mode ANS (67%) of the bipolar cuff electrode. By adding a CSL to the bipolar cuff electrode, the SNR was found to be 65.2% greater than that of a conventional tripolar cuff electrode. In vivo experiments in anesthetized rats confirmed that a bipolar cuff electrode can achieve a SNR that is 38% greater than that achieved by a conventional tripolar cuff electrode (p < 0.05). SIGNIFICANCE: The current study showed that bipolar nerve cuff electrodes can be designed to achieve SNR levels that are comparable to that of tripolar configuration. Further work is needed to confirm that these bipolar design parameters can be used to record bi-directional neural activity in a physiological setting.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».