BMIの性能向上と非侵襲化に向けたマルチスケール神経信号の相互補完理論構築
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23KJ2211
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
朝比奈 昂洋 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所脳情報通信融合研究センター, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2023-04-25 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2025: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 皮質脳波 / fMRI / 体性感覚誘発電位 / ブレインマシンインターフェース |
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| Outline of Research at the Start |
脳の活動を計測することで外部機器との情報通信を行うブレインマシンインターフェース（BMI）という技術が注目されている。本研究では、fMRIなどの非侵襲計測データから皮質脳波（ECoG）計測データを推定することで、非侵襲BMIの性能を向上させ高性能なBMIを多くの人が利用可能とすることを目的とする。そのために、大阪大学にて取得される、fMRIとECoGで対応付いた計測データを利用し、異なる計測手法の間を繋ぐ数学的理論を構築する。また、脳の異なる領野で得られた計測データ間を繋ぐ数学的理論を構築しBMIの性能向上を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳の活動を計測することで外部機器との情報通信を行うブレインマシンインターフェース（Brain-Machine Interface; BMI）という技術が注目されている。本研究では、磁気共鳴機能画像法（functional magnetic resonance imaging; fMRI)などの非侵襲計測データから皮質脳波（Electrocorticography; ECoG）計測データを推定することで、非侵襲BMIシステムの性能を向上させ高性能なBMIシステムを多くの人が利用可能とすることを目的とする。
本年度は、ECoG電極デバイスにより計測された神経活動データの解析を実施した。感覚野の脳表に留置されたECoG電極デバイスにより感覚刺激時および運動時に計測された皮質脳波データを利用した。深層学習ベースの神経活動解読（デコード）手法を構築し、ECoG電極デバイスにより計測された皮質脳波データから、感覚刺激情報および運動情報を再構成した。以上の結果は、今後開発する複数モダリティ間での神経信号相互補完理論の評価基準となる。
また、本年度は、fMRIによる脳機能画像の計測を開始した。実験に必要な感覚刺激デバイスおよび計測補助具を製作した。MRI装置が強力な磁場を利用する関係で、金属製の部品を利用しない機器が必要であるため、3Dプリンタなどを活用して非金属製の実験機材を新規開発した。開発した実験機材を利用して、脳機能画像の撮影を実施した。
ECoG電極デバイスおよびMRI装置を利用した生体からの神経活動の計測実験は、協力研究機関である大阪大学大学院医学系研究科において、倫理委員会の承認の下実施された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
予め作成された年次計画を基本に、研究実施状況に応じて課題の実施順序を調整して研究課題を進行したため。年次計画に沿って、ECoGデータを利用した運動情報および感覚刺激情報に関する解析を実施した。また、年次計画を前倒して、fMRIによる脳機能画像の撮影と、そのための実験機材の開発を実施した。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の年次計画に含まれる内容から、研究実施状況に応じて順序を調整して推進する。開始したfMRI実験はさらなるデータ収集を進める。ECoGデバイスに関しては、運動情報と感覚刺激情報を同時計測可能なデバイスを開発する。データ収集と並行して、収集したデータの解析と理論の構築を進める。
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Report
(1 results)
Research Products
(2 results)
