Visualization of visual pathways using spatiotemporal cortical inverse solution
| Project/Area Number |
21K12623
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
堀 潤一 新潟大学, 自然科学系, 教授 (80209262)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 脳波逆問題 / 時空間イメージング / 情報伝搬経路 / 視覚誘発電位 / 運動関連電位 / 補間 / 視覚情報処理 / 可視化 / 視覚情報伝搬経路 / ダイポールイメージング / 時空間解析 |
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| Outline of Research at the Start |
空間形状や動体など種々の視覚刺激に応じた脳内情報伝搬経路を実場面で可視化し、脳視覚情報処理機能を解明するシステムを構築することを目標とする。実環境での高分解能イメージングを実現するため，少数電極の最適配置による脳電気活動計測を実現し、超解像度化法を導入し，雑音情報を組み込んだ逆フィルタを構築する。さらに、高次脳機能計測のため、時空間的な脳内電気活動を捉える方法に拡張する。実際のヒトを対象とした実験により、チェッカーフラグ点滅刺激提示時やランダムドットによる運動視刺激提示時の時空間脳内電気活動を推定し、視覚伝搬経路の違いを確認する。最終的にフィールドなど実環境での脳機能解析の実現を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ブレインマシンインタフェースやニューロマーケティングなど脳神経科学の知見を実用的な場面へ応用する神経工学分野の研究が期待されている．その実現のためには，フィールドなど実環境において脳神経活動を計測する技術の確立が急務である。本研究では、自然環境下で非侵襲的に脳内情報伝搬経路の可視化を実現するため，脳波から高精度脳内電気活動を時空間上でイメージングする方法を確立することを目的とした．時空間分解能を考慮して脳波逆問題を解くことにより，頭皮電位から脳内電気活動を高精度で推定することを目指した．
これまでに，脳波逆問題にダイポールイメージングという脳内仮想空間上の信号強度分布を等価的に推定する方法を適用し，さらに少数電極による非侵襲脳波計測の場合でも補間法を用いることで高精度に可視化する方法を検討した．シミュレーションによって，本提案法により，補間しない場合に比べて改善がみられ，多数電極と同等の精度が得られることを確認した．実験では，構築した脳波イメージングシステムを用いて，視覚刺激提示時の背側皮質視覚路と腹側皮質視覚路における情報伝搬の可視化を試みた．点滅刺激と運動視刺激に関するタスクを用いて視覚路の伝搬経路を確認し，それぞれ生理学的知見と一致することを確認した．加えて，運動野の可視化についても検討した．運動野の伝搬経路を可視化することにより，運動の種類，左右運動の識別精度の改善を行い，ブレインコンピュータインタフェースの実用化への可能性を示唆した．
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Report
(3 results)
Research Products
(6 results)
