2020 Fiscal Year Annual Research Report
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19H01126
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| Research Institution | Dokkyo Medical University |
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Principal Investigator |
神作 憲司 獨協医科大学, 医学部, 教授 (60399318)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松崎 政紀 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (50353438)
川瀬 利弘 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (40633904)
藤木 聡一朗 獨協医科大学, 医学部, 講師 (90770173)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 自己 / 身体 / 環境 / BMI |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ブレイン-マシン・インターフェイス（BMI）技術等によって拡張された身体を手掛かりとすることで自己意識の脳内情報処理を解析し、これにより自己の認識のための基礎となる脳内機構を明らかとすることを目的とする。研究は、心理物理、動物実験、数理モデル等により統合的に行う。
本年度は、ヒトを対象とした実験においては、前年度に続きこれまでに開発したBMI関連技術を用いて、生体信号で制御可能なインテリジェント運動補助装置により環境との働きかけを変更させながら、その影響を調査した。肘関節の動作と同期して動く筋電制御ロボットアームを用いたラバーハンド錯覚課題で、ロボットに対する運動主体感とロボットの動きの精度に相関があることを示唆する結果を得て発表した。また操作する対象への視覚的注意により両手運動中に使用される座標系が切り替わることを心理物理実験により見出し論文発表した。さらに、脳波と筋電により制御されるロボットアームを用いた患者実験の準備を進めた。
動物実験においては、身体ではない外部機器を操作した時に操作と外部機器の応答に食い違いが設定した頻度で起こるような実験系を組み、その食い違いを識別させるという課題を開発した。また、その際の神経細胞活動を電気生理学的に計測した。さらに、このような運動と感覚を処理する際の神経細胞活動の特性を説明するために、皮質の層構造に着目した数理モデルを構築してシミュレーションを行った。
加えて本年度は、BMIに関するヒトおよび動物を対象とした研究についてまとめた総説・論説を発表した。
研究分担者の松崎研究室では、皮質内ネットワークの時空間的な神経活動情報を明らかとするために、2光子イメージング法を用いた研究を行うとともに、領野間ネットワークを明らかにするため全背側大脳皮質の1光子カルシウムイメージング法を確立した。
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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
ヒトを対象とする研究では、健常者を対象とする実験等を進め、またマウスを対象とする研究では、課題の開発および、課題遂行中の神経細胞活動記録等を進めることが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
ヒトを対象とした実験においては、これまでに開発した肘関節の動作と同期して動く筋電制御ロボットアームの使用に伴い、自己の身体の認識がどう変化するかを調査するために十分な被験者数の実験を進める。また、脳波と筋電により制御されるロボットアームを用いた患者・障害者を対象とした実験を開始する。
動物実験においては、本年度開発した課題を基にして、統計的な解析が可能となるように計測した個体数を増やしていく。さらに、この計測データを基に、自己が行う操作と外部機器の応答の間の食い違いの識別に関連する神経活動を見いだす。
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