運動野に可塑的変化を引き起こす低侵襲性人工皮質間接続の開発
| Project/Area Number |
14J00630
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Research Field |
Brain biometrics
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
武見 充晃 慶應義塾大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2016-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2015)
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| Budget Amount *help |
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
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| Keywords | 皮質脳波 / 硬膜外電気刺激 / 一次運動野 / 瞬時位相推定 / 瞬時振幅推定 / マーモセット / 運動野 / 機能地図 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の目標は、（１）一次運動野に活動依存的可塑性を引き起こす人工皮質間接続の開発、（２）人工皮質間接続の適用にともなう運動野の活動変化の解明、であった。
人工皮質間接続は、運動野から計測された皮質脳波信号の特徴量に基づいて、任意の皮質脳波電極を介して一次運動野に硬膜外電気刺激をおこなう。この構成要素となる、刺激と記録が可能な多点皮質脳波電極、および記録と刺激が同時にできる実験装置は、年度初頭に使用可能な状態へと整えることができた。しかし、一般的な脳波の振幅や位相の計算アルゴリズム（例：高速フーリエ変換）を用いて神経活動の特徴量を計算すると、大きな時間遅れが生じることがわかり、このままではある脳領域の活動をトリガーにした瞬時脳刺激、という人工皮質間接続の開発要件を満たすことができないことが明らかになった。そこで、音声認識分野で用いられていた計算アルゴリズムを、海外渡航先の研究機関と共同で神経活動推定用に改良し、この時間遅れの問題を解決した。結果、ソフトとハードの両側面で、人工皮質間接続の開発に必要な構成要素を整えることができた。
人工皮質間接続の適用にともなう運動野の活動変化の解明は、前述のアルゴリズム開発に時間を要したため、人工皮質間接続を実験動物へと適用するには至らず、達成することができなかった。ただし予備実験として、硬膜外電気刺激を任意の2点に対して常に一定の時間差で与え、その前後での運動野の活動変化を評価した。この2連発刺激は、刺激によって強制的に神経細胞を活動させる点は異なるが、人工皮質間接続と同様に異なる2つの脳領域を同期的に活動させることができる。現在は、この介入前後に計測した脳活動データを解析している。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(8 results)
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[Presentation] Cortical control of object-specific grasp in a New World monkey, the common marmoset2015
Author(s)
Banty Tia, Mitsuaki Takemi, Alberto Ansaldo, Elisa Castagnola, Emma Maggiolini, Davide Ricci, Akito Kosugi, Takafumi Nakamura, Junichi Ushiba, Luciano Fadiga, Atsushi Iriki
Organizer
The 45th Annual Meeting of the Society for Neuroscience
Place of Presentation
Chicago (U.S.A.)
Year and Date
2015-10-17
Related Report
Int'l Joint Research
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[Presentation] Characterization of somatosensory and motor cortices in awake common marmosets using carbon nanotube coated ECoG electrodes2015
Author(s)
Akito Kosugi, Mitsuaki Takemi, Elisa Castagnola, Alberto Ansaldo, Davide Ricci, Kenta Sato, Takafumi Nakamura, Kazuhiko Seki, Luciano Fadiga, Atsushi Iriki, Junichi Ushiba
Organizer
The 45th Annual Meeting of the Society for Neuroscience
Place of Presentation
Chicago (U.S.A.)
Year and Date
2015-10-17
Related Report
Int'l Joint Research
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