脳磁計による神経義手の開発と上肢運動機能再建による大脳皮質再構築の検討

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24700419
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 柳澤 琢史 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (90533802)
• Keywords: 脳磁図による神経義手制御 / 非侵襲BMI / 重度麻痺患者へのBMI適用 / BMIによる脳可塑的変化

Research Abstract

平成25年度は、昨年度に開発した脳磁図による義手制御BMIを健常者９名、腕神経叢引き抜き損傷による重度麻痺患者６名、脳卒中後片麻痺患者５名、筋萎縮性側索硬化症による四肢麻痺患者３名、脳性麻痺による四肢麻痺患者１名に適用した。健常者では全ての被験者で義手制御が可能であった。また、電流源推定技術を用いた解析により、課題を行った上肢と対側の感覚運動野から推定された脳表電流により手の離握手や運動開始時刻などの細かな運動情報を抽出できることが示された。患者の場合には、脳梗塞などで皮質病変がある患者では、患肢の運動情報を抽出することが困難であったが、末梢性病変等による麻痺患者では患肢の運動を想起するだけで、健常者と同様に運動情報を抽出でき、リアルタイムに義手を制御できる事が示された。また、この義手制御を被験者に自由に行わせ、制御に習熟するよう指示すると、義手を使う前後での脳活動に変化が生じ、手の離握手運動に対応する脳表電流の変動が大きくなり、脳信号から運動情報を抽出しやすい状態に変化する事が示された。これらの結果について、国際学会での口演および、ポスター発表、国内学会での口演で報告し、現在は英文専門誌への投稿を準備中である。

Research Products

• [Journal Article] Prediction of Three-Dimensional Arm Trajectories Based on ECoG Signals Recorded from Human Sensorimotor Cortex (2013)
  • Author(s): Yasuhiko Nakanishi equal contributor, Takufumi Yanagisawa equal contributor, Duk Shin mail, Ryohei Fukuma, Chao Chen, Hiroyuki Kambara, Natsue Yoshimura, Masayuki Hirata, Toshiki Yoshimine, Yasuharu Koike
  • Journal Title: PLoS One Volume: 21 Pages: e72085
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0072085
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Neuroprosthetic arm using MEG signals of paralyzed patients (2014)
  • Author(s): Takufumi Yanagisawa, Ryouhei Fukuma, Masayuki Hirata, Kojiro Matsushita, Haruhiko Kishima, Youichi Saitoh, Ryu Kato, Tatsuya Seki, Hisato Sugata, Hiroshi Yokoi, Yukiyasu Kamitani, Toshiki Yoshimine
  • Organizer: Inernational conference of clinicial neurophysiology 2014
  • Place of Presentation: ドイツ、ベルリン
  • Year and Date: 20140320-20140320
• [Presentation] BMI神経義手による新たなニューロ・モジュレーション (2014)
  • Author(s): 栁澤琢史、福間良平、平田雅之、齋藤洋一、貴島晴彦、押野悟、菅田陽怜、松下光次郎、神谷之康、吉峰俊樹
  • Organizer: 日本定位・機能神経外科学会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場
  • Year and Date: 20140207-20140208
• [Presentation] Real-time prosthetic arm control using MEG signals of paralyzed patients (2013)
  • Author(s): Takufumi Yanagisawa, Ryouhei Fukuma, Kojiro Matsushita, Haruhiko Kishima, Youichi Saitoh, Masayuki Hirata, Ryu Kato, Tatsuya Seki, Hisato Sugata, Hiroshi Yokoi, Yukiyasu Kamitani, Toshiki Yoshimine
  • Organizer: Society for neuroscience
  • Place of Presentation: SanDiego, USA
  • Year and Date: 20131109-20131113
• [Presentation] 脳磁図によるBCI/BMI (2013)
  • Author(s): 栁澤琢史
  • Organizer: 臨床神経生理学学会、脳磁図コンソーシアム
  • Place of Presentation: 高知
  • Year and Date: 20131107-20131107
  • Invited
• [Presentation] Brain machine interfaceによる神経機能の補填と修飾 (2013)
  • Author(s): 栁澤琢史
  • Organizer: 近畿理学療法学術大会
  • Place of Presentation: 京都国際会議場
  • Year and Date: 20131103-20131103
  • Invited
• [Presentation] 運動機能障害患者に対するMEG-BMIによる神経義手の適用 (2013)
  • Author(s): 柳澤琢史、福間良平、平田雅之、貴島晴彦、押野悟、齋藤洋一、菅田陽怜、松下光次郎、シェインモリス、神谷之康、吉峰俊樹
  • Organizer: 日本生体磁気学会
  • Place of Presentation: 新潟コンベンションセンター
  • Year and Date: 20130607-20130608
• [Book] ブレインサイエンス・レビュー 2014 (2014)
  • Author(s): 栁澤琢史
  • Total Pages: 19
  • Publisher: クバプロ
• [Remarks] 「ブレイン・マシン・インターフェースを用いた脳機能再建の研究」
  • URL: http://www.nsurg.med.osaka-u.ac.jp/school/research/research.html