2020 Fiscal Year Research-status Report
皮質脳波の長期超高密度多点計測による運動情報の解読とBMIへの応用
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19K07798
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
海住 太郎 国立研究開発法人情報通信研究機構, 脳情報通信融合研究センター脳情報通信融合研究室, 研究員 (90826348)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平田 雅之 大阪大学, 医学系研究科, 特任教授(常勤) (30372626)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 皮質脳波 / 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 Annual Research Achievements |
皮質脳波（Electrocorticography; ECoG）はシート状電極を脳表に貼り付けることで電位変化を計測する手法である。皮質脳波電極は刺入型電極に比して侵襲性が低いこと、長期安定性が期待できることから、特に臨床応用を見据えた次世代のブレインマシンインターフェース（BMI）の実現手法として期待を浴びている。本研究では、皮質コラムよりも小さなスケールで運動野の腕領域をくまなく計測し、皮質脳波電極による運動情報の解読性能や運動BMI制御成績を飛躍的に向上させることを目的とする。
本年度は超高密度多点計測システムの評価ならびに改良を前年度に引き続いて行い、1,152計測点、12.5 kS/sという高い時空間解像度での脳活動計測が再現性を伴って実現可能であることが確認できた。さらに、堅牢なハウジングを備えた、慢性留置可能な皮質脳波電極の試作に成功した。これを用いて計測信号の強度、皮質の電位分布の描出解像度、電極インピーダンス等を指標とした安定性評価を開始した。予備的な結果として、留置後数日から10日程度の時間経過で解像度やパワーの変動を認めた後に安定した計測が可能となる挙動を得ており、引き続き長期の安定性評価を継続するとともに急性期に認められる信号特性変化について解析・検討を行った。生体での評価については、大阪大学大学院医学研究科ならびに生命機能研究科の倫理委員会の承認の下、分担研究者の平田が実施した。
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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
運動情報の長期安定計測に必要となる装置開発、試作評価が着実に遂行できている。さらに超多点計測システムの試作についての高いインパクトが認められ、当該年度までの結果が国際誌に掲載された。
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| Strategy for Future Research Activity |
計測システムを慢性的に留置可能とするための設計試作を引き続き継続する。運動野に電極を留置して評価を行うため、被検体に対して運動課題のトレーニングを行う。さらに、より実生活に近い状況における運動評価を目的として装置の無線化を行う。
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| Causes of Carryover |
計測デバイスの試作サイクルを複数回繰り返す必要があると予期していたところ、慎重な設計開発ならびに新たに導入された3Dプリンタ等の活用によって部材や加工費用を予定より抑えることができたため。また、新型コロナウイルス感染症の流行に伴うミーティングのオンライン化、学会のオンライン開催により出張・旅行費用が抑えられたため。
令和３年度については、電極アレイの長期安定性評価や信号計測性能の評価を行う予定であり、評価関連部材の購入や、新たに得られた評価結果に基づいてシステムの改良を行うための資材・設備購入に充てる予定である。
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