| 研究課題/領域番号 |
21K12623
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分90110:生体医工学関連
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| 研究機関 | 新潟大学 |
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研究代表者 |
堀 潤一 新潟大学, 自然科学系, 教授 (80209262)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 脳波逆問題 / 時空間イメージング / 情報伝搬経路 / 視覚誘発電位 / 運動関連電位 / 補間 / 視覚情報処理 / 可視化 / 視覚情報伝搬経路 / ダイポールイメージング / 時空間解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
空間形状や動体など種々の視覚刺激に応じた脳内情報伝搬経路を実場面で可視化し、脳視覚情報処理機能を解明するシステムを構築することを目標とする。実環境での高分解能イメージングを実現するため，少数電極の最適配置による脳電気活動計測を実現し、超解像度化法を導入し，雑音情報を組み込んだ逆フィルタを構築する。さらに、高次脳機能計測のため、時空間的な脳内電気活動を捉える方法に拡張する。実際のヒトを対象とした実験により、チェッカーフラグ点滅刺激提示時やランダムドットによる運動視刺激提示時の時空間脳内電気活動を推定し、視覚伝搬経路の違いを確認する。最終的にフィールドなど実環境での脳機能解析の実現を目指す。
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| 研究成果の概要 |
自然環境下で非侵襲的に脳内情報伝搬経路の可視化を実現するため、高精度で脳内電気活動をイメージングする方法を確立した．少数電極で簡易的に計測された脳波から，補間法と時空間逆フィルタを用いて，時系列ダイポール信号強度分布を推定した．シミュレーションにより，本提案法により精度の改善がみられ，多数電極と同等の精度が得られることを確認した．実験では，視覚刺激タスクを用いて視覚伝搬経路を確認し，それぞれ生理学的知見と一致することを確認した．加えて，運動野の伝搬経路を可視化することにより，脚部運動種類の識別精度の改善を行い，ブレインコンピュータインタフェースの実用化への可能性を示唆した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
脳波の時間分解能は臨床応用上十分満足しているのに対し，空間分解能は電極数の制限や頭蓋骨など低電導特性が影響し，脳内信号源を推定するには不十分であった．本研究で注目する脳波イメージングによれば、空間分解能の問題を改善でき，さらに時空間解析に拡張することで脳内情報伝搬過程の可視化が期待できる．さらに補間法を適用することにより少数電極によるイメージングが可能となり，より計測の簡略化が達成できる．これまで困難であった視覚情報の脳内情報処理や脚部運動想起の識別が実現できれば，ブレインマシンインタフェースやニューロイメージングといった実用的な場面での神経工学の応用が期待できる．
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