Extraction of motor and sensory commands in the brain using a sparsely-distributed brain-machine interface

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K17684
• Research Institution: National Institute of Information and Communications Technology
• Principal Investigator: 深山 理 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, 研究員 (30508205)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ブレイン・マシンインタフェース / 神経信号計測 / 脳深部刺激 / 歩行動作

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、電極プローブを頭蓋下の広い範囲に分散配置し、感覚・運動に関わる神経活動を横断的に収集することによって、脳内に存在する任意の感覚・運動に関する情報の抽出を目指すものである。この目的のため、前所属先にて2019年12月までにラット脳を対象とする計測・刺激を実現するための要素技術を開発し、さらにこれらを統合してラットを併走ないし搭載して全方位移動型ロボットを動作させる実験を実施した。また、要素技術の開発から派生した「自発的だが統制された歩行動作を誘発」する動物実験の手法として発展が見込まれ、本研究計画の目的への寄与も期待できることから、引き続き試行を重ねるとともに詳細な検討を加えてきた。

現職に就いた2020年1月以降は新たな動物実験を行わず、前年度までに実施した実験結果の整理を行う予定であった。しかし、2020年度から2021年度上半期にかけて、新型コロナウイルス感染拡大防止のため出張機会が限られ、実験系の条件確認やデータ回収等の作業が先送りされた。2021年度下半期より主たる実験データの回収と解析の再開の目処が立ち、現在、これに関する投稿論文の投稿プロセスが進行中である。また、多点電極プローブによって得られた神経活動情報を解析するための手法として、ガウス過程を用いた脳情報のデコーディング手法の開発が進み、運動情報や脳表面における電位分布への適用を実施した。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

昨年度の新型コロナウイルス感染拡大に伴い、データ解析について共同発表予定者との調整を十分に行うことができなかった。社会情勢の改善に伴い議論・整理を進め、主実験に関する論文の投稿には至ったものの、査読プロセスが完了していない。研究実施期間を再度延長することによって、査読への対応を含め、本研究課題を完結できる見込みである。

Strategy for Future Research Activity

脳深部への電気刺激による「自発的だが統制された歩行動作の誘発」手法について、論文の査読プロセスが進んでおり、まもなく取りまとめに至る見込みである。また引き続き、脳に対する微小電気刺激を介した情報入力、運動皮質活動、随意運動の記録セットを対象とした解析を進める。

Causes of Carryover

令和４年度に完了する予定であった論文投稿プロセスがずれこんだため、年度内に発生することを見込んでいた投稿費用が発生しなかったが、完了次第使用予定である。