Artificial FPGA EM Cell Network with Emergence Capability for Neural Prosthesis

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H03515
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 61040:Soft computing-related
• Research Institution: Hosei University
• Principal Investigator: Torikai Hiroyuki 法政大学, 理工学部, 教授 (20318603)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松原 崇 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (70756197) ; 若宮 直紀 大阪大学, 大学院情報科学研究科, 教授 (50283742) ; 関屋 大雄 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (20334203)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 神経補綴

Outline of Final Research Achievements

The objective of this project is to establish the fundamental technology to realize a neural prosthesis device that can be replaced with a part of the brain. The following results were obtained. (1) Development of a compact and low-power VLSI EM cell module specialized for mimicking the nonlinear dynamics of neurons in the human brain and an automatic differentiation method for the module. (2) Development of a design methodology to construct a VLSI EM cell network that can work as a neural prosthetic device. (3) Development of a methodology to implement a fully wireless VLSI EM cell network that can function as a neural prosthetic device under noisy conditions.

Free Research Field

非線形回路工学、医療工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々の身体は自己回復機能を有しているとはいえ脆弱であり、例えば、乳幼児期にインフルエンザに罹患して高熱を発すると内耳内の蝸牛の機能が失われてしまい、その結果、聴覚障碍になる場合がある。また、アルツハイマー型認知症などにより脳機能の一部が失われるリスクもある。このように、感覚器や神経系の機能が失われる可能性は誰しもが持っており、それら一部失われた機能を人工的に生成した電気信号で補完する技術が神経補綴である。本研究では、特に脳を対象にした高性能な神経補綴装置の開発に取り組むが、これが未来の医療にとって意義深いことは明らかである。