2018 Fiscal Year Annual Research Report
Simulation and assessment of phosphene image induced with the visual cortical prosthesis predicted from the neuronal activities in the visual cortex.
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16K01354
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
八木 哲也 大阪大学, 工学研究科, 教授 (50183976)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
林田 祐樹 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (10381005)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 人工視覚 / 視覚野電気刺激 / 視覚野応答 / 光覚パターン / シミュレーション / 心理物理実験 / 電極配置 / 刺激パターン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
過去のボランティア患者を被験者とした臨床実験によれば、失明者の視覚野を電気刺激すると光覚と呼ばれるスポット状の光を知覚することが知られている。このことから失明者の視覚野を、カメラでとらえた画像に基づいて多点電気刺激することによって、視覚機能を部分的にも再建する試みが始まり、現在、その研究は世界中に広がっている。この視覚再建システムを脳刺激型人工視覚再建システム（以下人工視覚）と呼ぶ。人工視覚を開発するためには、どのように電極を視覚野上に配置し、どう電気刺激を行えば、失明者のＱＯＬ向上に有用な視覚的知覚が生じるかを理解する必要があるが、この理解は進んでいない。本研究では、まず齧歯類を用いた動物実験により、複数の電極から与えられた電流刺激に対する視覚野神経の応答を画像計測し、期待される光覚、すなわち光の感覚、と電流刺激の関係を調べた。さらに実験結果に基づき、仮想的に光覚イメージを再現する装着可能な光覚シミュレータを開発した。シミュレータは、ポータブルカメラ、バックパック型パーソナルコンピュータ（ＰＣ）およびヘッドマウントディスプレイ(HMD)から成る。ＰＣ上には、過去の解剖学・生理学的な研究から導かれた、視野座標から視覚野脳表座標へ座標変換するマップ（wedge-dipole マップ）が構成されており、このマップの逆変換を使って脳表の電気刺激パターンを、視野上の光覚パターンに変換した。視覚健常者がこのHMDを装着し、シミュレーションにより再構成された光覚イメージを見ることによって、様々な環境における光覚パターンを再現し、外界認識のレベルを心理物理実験によって定量的に解析が可能である。簡単な心理物理実験によって、仮想的に脳表への電極配置や電気刺激様式を変化させながら視覚認識レベルを解析した結果、現状の技術によって可能な範囲での電極配置、刺激法について有用な指標を得ることができた。
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