2011 Fiscal Year Annual Research Report
領野間ネットワークにもとづいたブレイン・マシン・インターフェースによる機能再建
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23390347
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
平田 雅之 大阪大学, 医学系研究科, 特任准教授(常勤) (30372626)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
細田 耕 大阪大学, 情報科学研究科, 教授 (10252610)
吉峰 俊樹 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (00201046)
後藤 哲 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (80533801)
柳澤 琢史 大阪大学, 医学系研究科, 特任研究員 (90533802)
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| Keywords | ブレイン・マシン・インターフェース / ネットワーク解析 / ロボット |
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| Research Abstract |
本研究では、ブレイン・マシン・インターフェース(BMI)を用いて、意図通りに微細な手指の運動や自由な意思疎通を可能にすることを目的とする。そのために、fronto-parietal network、mirror neuron system (MNS)等に関わる生理学的特徴量を調べるとともに、ヒトの筋骨格機構を有するロボットアームを用いて、運動制御に有用な機械的パラメータを探索し、BMIに応用する。平成23年度の主な成果を以下に示す。
(1)脳磁計測によるMNSの脳内処理メカニズムの解明
本研究の基盤となるMNSの脳内処理過程を明らかにするため、健常被験者12名を対象にして、指タッピング模倣時の脳磁計測を行い、beamforming法を用いて脳律動変化のグループ解析を行った。その結果、腹側前頭前野、側頭葉、頭頂葉にわたってα～low γ帯域の脱同期反応が描出され、その時間的推移を調べることによりMNSの脳内処理過程のモデルを提案した。現在論文投稿準備中である。
(2)単回脳磁計測による運動内容推定
運動内容推定に大脳皮質の領域や生理学的特徴量が時間的にどう関与するかを調べるため、健常被験者9名を対象として、三種類の上肢動作時の脳磁計測を行い、運動関連脳磁界強度や運動関連脱同期反応を特徴量としてサポートベクターマシンを用いて、運動もしくは運動想起一回毎の脳磁データを神経解読した。その結果、頭頂部で計測される運動開始直後の運動誘発磁界強度が有意に高い運動内容推定精度を示した。成果の一部を英文誌Neuroreportに発表した。
(3)大脳領野間ネットワークの解析
Granger causality analysisを導入し、運動時の領野間ネットワークの描出を進めている。
(4)ヒトと同じ上肢筋骨格機構を有するロボットアームの開発
ヒトの上肢筋骨格機構を有するロボットアームの導入を工学系研究科との連携により進めている。
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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
mirror neuron systemの脳内処理過程をヒトで明らかにすることができた。また単回の運動関連脳磁界から運動内容推定に有用なパラメータを明らかにし論文発表できた。これらは当初の計画以上に進展している。高密度電極を用いた皮質脳波計測は当該年度に適切な症例がなかったことから、進捗がやや遅れているが、全体としてはおおむね順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も当初の計画に沿って研究を推進する。
来年度はmirror neuron systemの脳内処理過程の論文化を目指す。
高密度電極を用いた皮質脳波計測についても来年度以降で実施していく。
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Research Products
(34 results)
