事象関連脱同期の生成機序解明による脳波型BCIリハビリテーションの実現
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20J10024
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
中屋敷 弘晟 東京農工大学, 大学院工学府, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2021: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
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| Keywords | ERD / EEG / BCI |
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| Outline of Research at the Start |
申請者は、運動を反映する脳波特徴量である事象関連脱同期(ERD)の生成メカニズム解明を目的としている。
これまでの結果より、等尺性収縮を持続する間は、筋力発揮量をフィードバックしない場合はERDが弱まる可能性が示唆された。このERDの発現傾向の違いが、筋力発揮量のフィ ードバックによる運動計画の更新によるものか、視覚刺激によるものかを検証するため、視覚フィードバックの提示方法を変えた際のERDへの影響を調査する。
この調査によりERD発現メカニズムが特定できた場合、その発現メカニズムに基づいたBCI訓練方法の提案・評価を行い、生成メカニズムの証明を試みる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，BCIで広く用いられる脳波特徴量であるERD（事象関連脱同期）の生成機序の解明を目的とし，様々な把持運動時のERDを検証した．
令和2年度までに視覚刺激と視覚フィードバックを比較可能な4条件での把持の維持中におけるERDを調査したが，フィードバックの有無により実運動は異なる動きであるにも関わらずERDの差異が見られず，ERDの発現メカニズムの特定ができていなかった．そこで令和3年度では，分析手法の改善に加え，運動野以外の脳部位や異なる周波数領域も解析対象とし，フィードバックの有無を処理しうる脳機能を調査した．また，同様の解析を以前に行った予備実験のデータにも適応した．
本実験の再解析の結果，視覚フィードバックと類似した，しかし無関係な視覚刺激を与えた場合と比べ，視覚フィードバックを与えた場合に高μ波帯(11-13 Hz)のERDが強く発生することが確認された．
加えて予備実験では，3段階の運動負荷と筋力発揮量の視覚フィードバックの有無を組み合わせた把持運動の維持を行っている．再解析の結果，負荷の強さは運動野ではなく体性感覚野のERDに影響を与えることが新たに判明した．
これらの力の発揮ではなく視覚フィードバックによる力の調節により運動野の高μ波帯-ERDが強まるという結果から，筋肉の制御信号に関連する運動指令の生成ではなく，運動の目標を定める運動計画の更新に伴う脳活動がERDの生成に深く関係していることが明らかになった．一方で，脳部位および周波数帯域によるERDの傾向の違いもみられたことから，機能ごとのERDの生成機序を解明していくことが必要であると考えられる．
本研究結果は，国際論文に採択され，2件の国際学会にて発表した．また，本研究を含む，これまでの研究成果をまとめた博士論文を執筆し，東京農工大学にて公開した．
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(4 results)
