2017 Fiscal Year Research-status Report
Extraction of motor and sensory commands in the brain using a sparsely-distributed brain-machine interface
| Project/Area Number |
17K17684
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
深山 理 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 助教 (30508205)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 脳深部刺激 / 神経信号 / 歩行動作 / ブレイン・マシンインタフェース |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、従来から用いていたラット大脳運動皮質（浅層）を対象とする電極セットを、大脳基底核や視床（深部）をも対象とするよう拡張することから着手した。当初、この電極セットを通じた安定的な計測・刺激の実現を目指していたが、脳深部から得られる信号は運動皮質以上に包含される情報の解釈が困難であった。このことは基底核や視床の生理的機能から予想されていたことではあったが、単純にこれらの領域からの信号を新たな運動情報源として利用することは困難ではないかとの感触を持つに至っている。一方、これら脳深部への微小電気刺激によってラットの自発的だが統制された歩行動作が誘発する現象が見られた。このことから、脳深部への刺激と同期して運動皮質を広域に観察することにより、効率的に神経活動と歩行動作とのペアリングデータを収集できる可能性が見出された。
また、神経信号からの情報抽出の方法について、音声信号処理において古くから用いられてきた線スペクトル対(LSP)と呼ばれる特徴量による、発火とフィールド電位の入り交じる神経信号の特徴量化を行った。これらの特徴量と身体動作を対応付けるべく、非線形・非ガウスノイズ条件での確率的モデルの構築も進めている。
なお、当初１年目の計画とした電極構造や計測方法そのものの改良・提案は後回しとなる形となったが、先に上記の情報処理面の詰めを行ったことにより、電極作成工程・埋め込み手術の無駄打ちを減じることができるものと考えている。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画１年目として想定した電極構造の改良は未着手であるが、代わりに脳深部刺激を利用した効果的な電極配置方法を開発し、計測信号からの特徴量抽出についても検討が進んだ。
|
| Strategy for Future Research Activity |
脳深部刺激を利用した電極配置方法を整理・確立し、それを前提とした広域・分散配置型神経電極の設計・試作に入る。その上で、当初計画通り運動・感覚に関連する脳領野を対象とした包括的モデリングや各種運動課題の神経情報による推定問題へと進んでいく予定である。
|
| Causes of Carryover |
信号処理系、脳深部刺激系の実験が現物試作の伴う電極開発に先行したため、電極の材料費、試作に要する経費を次年度に先送りする。
|
