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脳波を用いた手首運動に係る脳内身体表現の学理とその可視化

公募研究

研究領域脳内身体表現の変容機構の理解と制御
研究課題/領域番号 15H01659
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関東京工業大学

研究代表者

吉村 奈津江  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (00581315)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
2016年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2015年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
キーワード脳波 / 筋シナジー / 表象 / 情報工学 / 脳、神経
研究実績の概要

本研究では、運動の種類に応じて複数の筋肉が強調して活動する(筋シナジーが存在する)という仮定のもとに、脳活動と筋シナジー制御との関わりを脳波から調べることを目的としている。今年度は同じ新学術領域に所属する他の研究グループおよび海外の研究機関との共同研究を推進し、指運動を用いてシナジー制御の解明を進めた。
指運動中の脳波と筋電信号の同時計測を行い、8方向の指運動の識別を脳波から行うとともに、筋電信号からは、指運動に関する筋シナジーの推定を行なった。
脳波を用いた識別では、これまでに確立している脳波から筋活動信号を推定する技術(Yoshimura et al., Neuroimage, 2012)を用いることで、高い識別率で8方向の運動が判別できることが確認され、その成果については論文投稿中である。
また、筋電信号を用いた取り組みでは、筋電信号の計測場所を解剖学的な筋肉の位置を元に決めるのではなく、帯型の多電極から計測した信号を用いて、腕の深層部に位置する指の筋電信号を推定することに取り組み、この成果は学会にて発表した(International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science 2016)。
一方、脳活動信号から運動の情報を抽出する技術と、それらの情報を用いて手のロボットを動かす取り組みについては、3件の国際論文にて発表を行なった。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 5件)

  • [国際共同研究] SCCN, UC San Diego(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Polish Academy of Science(ポーランド)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Trento(イタリア)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Hybrid control of a vision-guided robot arm by EOG, EMG, EEG biosignals and head movement acquired via a consumer-grade wearable device.2017

    • 著者名/発表者名
      Minati L., Yoshimura N., Koike Y.
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 4 ページ: 9528-9541

    • DOI

      10.1109/access.2017.2647851

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Mapping ECoG channel contributions to trajectory and muscle activity prediction in human sensorimotor cortex2017

    • 著者名/発表者名
      Nakanishi Y., Yanagisawa T., Shin D., Kambara H., Yoshimura N., Tanaka M., Fukuma R., Kishima H., Hirata M., and Koike Y
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1038/srep45486

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Controlling an electromyography-based power-assist device for the wrist using electroencephalography cortical currents2016

    • 著者名/発表者名
      Kawase T., Yoshimura N., Kambara H., Koike Y
    • 雑誌名

      Advanced robotics

      巻: 31 号: 1-2 ページ: 88-96

    • DOI

      10.1080/01691864.2016.1215935

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Decoding of covert vowel articulation using electroencephalography cortical currents2016

    • 著者名/発表者名
      Natsue Yoshimura, Atsushi Nishimoto, Abdelkader Nasreddine Belkacem, Duk Shin, Hiroyuki Kambara, Takashi Hanakawa, Yasuharu Koike
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroscience

      巻: 10 ページ: 1-15

    • DOI

      10.3389/fnins.2016.00175

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Source separation and localization of individual superficial forearm extensor muscles using high-density surface electromyography2016

    • 著者名/発表者名
      Su B., Shirafuji S., Oya T., Ogata Y., Funato T., Pion-Tonachini L., Makeig S., Yoshimura N., Seki K., and Ota J.
    • 学会等名
      International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS2016)
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2016-11-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] EMG/EEG signal source estimation during finger movements2016

    • 著者名/発表者名
      Natsue Yoshimura
    • 学会等名
      MoBI Workshop
    • 発表場所
      UC San Diego (San Diego, CA, USA)
    • 年月日
      2016-11-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Muscle activity reconstruction of ankle flexors and extensors using non-invasive brain activity recording methods2016

    • 著者名/発表者名
      Mejia Tobar A., Hyoudou R., Kita K., Nakamura T., Kambara H., Hanakawa T., Koike Y., and Yoshimura N
    • 学会等名
      Neuroscience 2016
    • 発表場所
      The San Diego Convention Center (San Diego, CA, USA)
    • 年月日
      2016-11-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Classifying force level of hand grasping and opening using electroencephalography cortical currents2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshimura N., Okushita R., Aikawa H., Kambara H., Hanakawa T., and Koike Y.
    • 学会等名
      The Sixth International Brain-Computer Interface Meeting 2016
    • 発表場所
      The Asilomar Conference Center in Pacific Grove, California, USA
    • 年月日
      2016-05-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 片麻痺患者のシナジーによる運動解析2015

    • 著者名/発表者名
      川瀬利弘、西村温子、西本敦子、里宇文生、神原裕行、吉村奈津江、小池康晴
    • 学会等名
      電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2015-11-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 飛躍時における下肢部の筋シナジー2015

    • 著者名/発表者名
      松村誠司、川瀬利弘、木村聡貴、柏野牧夫、吉村奈津江、小池康晴
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門学術講演会2015 (SSI2015)
    • 発表場所
      函館アリーナ
    • 年月日
      2015-11-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of usability for cursor control from electroencephalography2015

    • 著者名/発表者名
      Osamu Koga, Natsue Yoshimura, Hiroyuki Kambara, Yasuharu Koike
    • 学会等名
      XXI IMEKO World Congress "Measurement in Research and Industry"
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2015-08-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Muscle activity reconstruction for ankle flexor and extensor2015

    • 著者名/発表者名
      Alejandra Mejia Tobar, Rikiya Hyoudou, Kahori Kita, Tatsuhiro Nakamura, Hiroyuki Kambara, Takashi Hanakawa, Yasuharu Koike, Natsue Yoshimura
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      神戸国際展示場
    • 年月日
      2015-07-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2022-01-28  

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