脳表留置型ハイブリッド電極によるメゾスコピック脳活動解析

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16H06260
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 脳神経外科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 國井 尚人 東京大学, 医学部附属病院, 特任講師 (80713940)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 単一ニューロン活動 / 皮質脳波 / てんかん / 復号化 / brain-machine interface

研究成果の概要

病的・生理的な大脳皮質の神経活動について、微視的・巨視的な挙動を関連づけて解き明かすべく、マクロ電極と微小電極を組み合わせたハイブリッド電極を用いて下記の成果を得た。①マクロ電極におけるてんかん発作以前に神経細胞レベルで発火頻度の上昇、低下がみられる神経細胞の存在を確認した。②異なるスケールの神経活動を組み合わせることにより発声した母音の復号化を行い、58.6%の復号化精度を達成した。③単一ニューロンを用いた復号化精度が、分離した単一ニューロンの数に依存することを明らかにした。これを踏まえて開発した第2・第3世代のハイブリッド電極を用いて計測を行い、復号化精度を63%まで高めることに成功した。

自由記述の分野

脳神経外科

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究はヒトにおける単一ニューロン活動を用いた復号化の研究の端緒を成すものであり、極めて限定的な領域の神経活動記録のみで有意水準を超えた復号化が可能であることが示されたこと、異なるスケールの信号を組みわせることで復号化精度が向上することを示した成果は世界的にもユニークなものである。今後の電極開発とオンライン復号化システムの開発につながる重要な成果と考える。将来的には障害をバックアップするブレインマシンインターフェイス開発に直結する研究として社会に大きく還元することが期待される。