2021 Fiscal Year Annual Research 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

Research Project

Project/Area Number	19K07798
Research Institution	National Institute of Information and Communications Technology
Principal Investigator	海住太郎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 (90826348)
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)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	皮質脳波 / 体性間隔誘発電位 / ブレインマシンインターフェース / パリレン
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。前年度までの検討により、電極留置後の空間解像度の経時的な低下という、柔軟基板を用いた高密度多点電極アレイ特有の課題が明らかとなってきた。このため多数の試験用サンプルに対して環境試験を行えるシステムを構築し、電極アレイのデザインや周囲温度を変化させた際に電極プローブに生じる影響を調査検討した。この結果、主にチャネル間の絶縁性の低下が計測信号の空間解像度に影響を与える点が示唆された。この結果を踏まえ、プローブ製造段階においてプロセスを追加することによってチャネル間の絶縁性を長期間に渡り維持することに成功した。さらに、長期間ならびに長時間の計測を実現するため、皮質脳波信号に特化した無線計測装置の設計開発を行い、小型かつ軽量で低遅延の無線計測装置を開発した。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。