領野間ネットワークにもとづいたブレイン・マシン・インターフェースによる機能再建

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23390347
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 脳神経外科学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 平田 雅之 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (30372626)
• 研究分担者: 吉峰 俊樹 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (00201046) ; 細田 耕 大阪大学, 情報科学研究科, 教授 (10252610) ; 柳澤 琢史 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (90533802)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: ﾌﾞﾚｲﾝ･ﾏｼﾝ･ｲﾝﾀｰﾌｪｰｽ / ネットワーク解析 / ロボット

研究概要

ブレイン・マシン・インターフェース（BMI)による運動制御をさらに精緻なものにするために、一次運動野だけでなく高次領野までを含んだ脳内ネットワークにもとずいた解読手法の開発を目指して、研究を行った。imaginary coherenceを用いた解析により、運動前野、頭頂連合野、対側一次運動野と一次運動野とのα帯域の機能的接続性の強さをデコーディングのパラメータとして用いるとBMIの性能を向上できる可能性が示された。

研究成果

• [雑誌論文] Producing alternating gait on uncoupled feline hindlimbs : muscular unloading rule on a biomimetic robot (2014)
  • 著者名/発表者名: A Rosendo, Nakatsu S, Narioka K, et al
  • 雑誌名: Advanced Robotics 巻: 28(6) ページ: 351-365
• [雑誌論文] Detection and prevention of slip using sensors with different properties embedded in elastic artificial skin on the basis of previous experience (2014)
  • 著者名/発表者名: Shirafuji S, Hosoda K
  • 雑誌名: Robotics and Autonomous Systems 巻: 62(1) ページ: 46-52
• [雑誌論文] Prediction of Three- Dimensional Arm Trajectories Based on ECoG Signals Recorded from Human Sensorimotor Cortex (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi Y, Yanagisawa T, Shin D, et al
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8(8) ページ: e72085
• [雑誌論文] Development of an implantable wireless ECoG 128ch recording device for clinical brain machine interface (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsushita K, Hirata M, Suzuki T, et al
  • 雑誌名: Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc ページ: 1867-70
• [雑誌論文] Clinical application of neuromagnetic recordings : from functional imaging to neural decoding (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirata M, Yoshimine T
  • 雑誌名: IEICE Trans Electron 巻: 96-C(3) ページ: 313-319
• [雑誌論文] 皮質脳波を用いたブレイン・マシン・インターフェースによる身体機能障害の代替 (2013)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之, 吉峰俊樹
  • 雑誌名: 技術予測レポート 巻: 2023 ページ: 15-25
• [雑誌論文] 皮質脳波を用いた低侵襲BMI (2013)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之
  • 雑誌名: 別冊・医学のあゆみ BMI の現状と展望 ページ: 45-52
• [雑誌論文] 脳律動変化にもとづいた脳電磁計測とブレイン・マシン・インターフェース (2013)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之
  • 雑誌名: 認知神経科学 巻: 15(1) ページ: 55-60
• [雑誌論文] 皮質脳波を用いたワイヤレス体内埋込型運動・意思伝達機能補填装置 (2013)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之, 吉峰俊樹
  • 雑誌名: 臨床評価 巻: 41(1) ページ: 102-105
• [雑誌論文] ブレイン・マシン・インターフェース Brain-machine interface (2013)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之, 吉峰俊樹
  • 雑誌名: 理学療法ジャーナル 巻: 47(7) ページ: 629-634
• [雑誌論文] Brain-machine interface (BMI)の現状と展望① 皮質脳波を用いた低侵襲BMI (2013)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 245(12) ページ: 1035-1042
• [雑誌論文] ブレイン・マシン・インターフェースの基礎と臨床応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之, 柳澤琢史, 松下光次郎, 菅田陽怜, モリスシェイン, 神谷之康, 鈴木隆文, 吉田毅, 佐藤文博, 森脇崇, 梅垣昌士, 齋藤洋一, 貴島晴彦, 影山悠, 川人光男, 吉峰俊樹
  • 雑誌名: 脳神経外科ジャーナル 巻: 22(3) ページ: 192-199
• [雑誌論文] ブレイン・マシン・インターフェース (2013)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之, 吉峰俊樹
  • 雑誌名: 検査と技術 巻: 41(2) ページ: 147-151
• [雑誌論文] ブレイン・マシン・インターフェース. 再生医療 (2013)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之, 吉峰俊樹
  • 雑誌名: 日本再生医療学会雑誌 巻: 12(1) ページ: 33-49
• [雑誌論文] Roll-over shapes of musculoskeletal biped walker (2013)
  • 著者名/発表者名: Narioka K, Homma T, Hosoda K
  • 雑誌名: AT - Automatisierungstechnik 巻: 61(1) ページ: 4-14
• [雑誌論文] Regulation of motor representation by phase-amplitude coupling in the sensorimotor cortex (2012)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa T, Yamashita O, Hirata M, et al
  • 雑誌名: J Neurosci 巻: 32(44) ページ: 15467-15475
• [雑誌論文] Neural decoding of unilateral upper limb movements using single trial MEG signals (2012)
  • 著者名/発表者名: Sugata H, Goto T, Hirata M, et al
  • 雑誌名: Brain Res 巻: 1468 ページ: 29-37
• [雑誌論文] Movement-related neuromagnetic fields and decoding performances of single trial classifications in unilateral upper limb movements (2012)
  • 著者名/発表者名: Sugata H, Goto T, Hirata M, et al
  • 雑誌名: Neuroreport 巻: 23(1) ページ: 16-20
• [雑誌論文] Electrocorticographic control of a prosthetic arm in paralyzed patients (2012)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa T, Hirata M, Saitoh Y, et al
  • 雑誌名: Annal Neurol 巻: 71(3) ページ: 353-361
• [雑誌論文] ブレイン・マシン・インターフェース(BMI)とリハビリテーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之
  • 雑誌名: 理学療法学 巻: 39(8) ページ: 503-509
• [雑誌論文] 低侵襲型BMI が拓く新たな可能性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之
  • 雑誌名: 地域リハビリテーション11 月 巻: 7(11) ページ: 940-943
• [雑誌論文] ブレイン・マシン・インターフェースによる機能支援 : リアルタイムロボットアーム制御とワイヤレス完全体内埋込装置の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之, 柳澤琢史, 松下光次郎
  • 雑誌名: 脳神経外科ジャーナル 巻: 21(7) ページ: 541-549
• [雑誌論文] Brain-machine interface の進歩 (2012)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之, 柳澤琢史, 松下光次郎
  • 雑誌名: 分子脳血管病 巻: 11(3) ページ: 16-23(252-259)
• [雑誌論文] てんかん治療におけるbrain machine interfaceの可能性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之, 柳澤琢史, 貴島晴彦
  • 雑誌名: Epilepsy 巻: 6(1) ページ: 37-42
• [雑誌論文] 麻痺患者における感覚運動野皮質脳波の変化とBMI への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柳澤琢史, 平田雅之, 齋藤洋一
  • 雑誌名: 認知神経科学 巻: 13(3) ページ: 255-260
• [雑誌論文] ALS を対象としたブレイン・マシン・インターフェイス(BMI)の臨床応用への期待 (2012)
  • 著者名/発表者名: 影山悠, 平田雅之, 柳澤琢史
  • 雑誌名: 難病と在宅ケア 巻: 17(12) ページ: 52-55
• [雑誌論文] Advantages of flexible musculoskeletal robot structure in sensory acquisition (2012)
  • 著者名/発表者名: Ikemoto S, Nishigori Y, Hosoda K
  • 雑誌名: Artificial Life and Robotics 巻: 17(1) ページ: 63-69
• [雑誌論文] Control of real-world complex robots using a biologically inspired algorithm (2012)
  • 著者名/発表者名: F DallaLibera, Ikemoto S, Ishiguro H, et al
  • 雑誌名: Artificial Life and Robotics 巻: 17(1) ページ: 42-46
• [雑誌論文] Anthropomorphic Muscular-Skeletal Robotic Upper Limb For Understanding Embodied Intelligence (2012)
  • 著者名/発表者名: Hosoda K, Sekimoto S, Nishigori Y, Takamuku S, et al
  • 雑誌名: Advanced Robotics 巻: 26(7) ページ: 729-744
• [雑誌論文] Minimalistic behavioral rule derived from bacterial chemotaxis in a stochastic resonance setup (2012)
  • 著者名/発表者名: Ikemoto S, F DallaLibera, Hosoda K, et al
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 85(2) ページ: 021905-1, 8
• [雑誌論文] high-linearity low-noise amplifier with variable bandwidth for neural recording systems (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshida T, Sueishi K, Iwata A, et al
  • 雑誌名: Jap J Applied Physics 巻: 50 ページ: 04DE07
• [雑誌論文] Motor restoration based on the brain machine interface using brain surface electrodes : real time robot control and a fully-implantable wireless system (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirata M, Matsushita K, Yanagisawa T, et al
  • 雑誌名: Advanced robotics 巻: 26 ページ: 399-408
• [雑誌論文] A fully-implantable wireless system for human brain-machine interfaces using brain surface electrodes : W-HERBS (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirata M, Matsushita K, Suzuki T, et al
  • 雑誌名: IEICE Trans Commun 巻: E94-B(9) ページ: 2448-2453
• [雑誌論文] Real-time control of a prosthetic hand using human electrocorticograms (2011)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa T, Hirata M, Saitoh Y, et al
  • 雑誌名: J Neurosurg 巻: 114(6) ページ: 1715-22
• [雑誌論文] Frequency-dependent spatiotemporal distribution of cerebral oscillatory changes during silent reading : a magnetoencephalograhic group analysis (2011)
  • 著者名/発表者名: Goto T, Hirata M, Umekawa Y, et al
  • 雑誌名: Neuroimage 巻: 54(1) ページ: 560-567
• [雑誌論文] 脳表電極を用いたブレイン・マシン・インターフェースの展望 (2011)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之, 松下光次郎, 柳澤琢史
  • 雑誌名: ヒューマンインターフェース学会誌 巻: 13(3) ページ: 131-136
• [雑誌論文] 脳神経外科におけるBMI の展望 (2011)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之, 吉峰俊樹
  • 雑誌名: 脳神経外科速報 巻: 21(8) ページ: 880-889
• [雑誌論文] Brain-Machine Interface (2011)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之, 吉峰俊樹
  • 雑誌名: Clinical Neuroscience 巻: 29(4) ページ: 384-387
• [学会発表] ECoG-based BCIs : Motor Control and a Fully-Implantable System (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: 6th International Workshop on Advances in Electrocorticography
  • 発表場所: Berlin (Germany)
  • 年月日: 2014-03-19
  • 招待講演
• [学会発表] Compliant Body as a Source of Intelligence (2013)
  • 著者名/発表者名: Hosoda k
  • 学会等名: 2013 International Workshop on Soft Robotics and Morphological Computation
  • 発表場所: Centro Stefano Franscini (CSF). Monte Verita
  • 年月日: 20130700
• [学会発表] A Fully-implantable Wireless System for Human Brain-Machine Interfaces using Brain Surface Electrodes : W-HERBS (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirata M, et al
  • 学会等名: SfN2013
  • 発表場所: SanDiego, ポスター
  • 年月日: 2013-11-13
• [学会発表] Real time control of a robotic arm using human brain surface electrodes (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: IROS2013
  • 発表場所: Tokyo (Japan). ワークショップ
  • 年月日: 2013-11-07
• [学会発表] Motor and Communication Control Based on the Electrocorticographic Brain-Machine Interfaces (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: The 5th Symposium on Cognitive Neuroscience Robotics. -Achievements of the GCOE and the future initiative
  • 発表場所: 大阪. シンポジウム
  • 年月日: 2013-08-22
• [学会発表] Brain machine interfaces using human electrocorticograms (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: NIPS Mini-Workshop Neural Decoding and Brain-Computer Interfaces
  • 発表場所: 岡崎. シンポジウム
  • 年月日: 2013-07-01
• [学会発表] Clinical BMI Roadmap in Japan (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshimine T
  • 学会等名: 2013 International Workshop on Clinical Brain Neural Machine Interface Systems
  • 発表場所: Houston
  • 年月日: 2013-02-25
  • 招待講演
• [学会発表] Clinical application of neuromagnetic recordings : from functional mapping to brain-machine interfaces (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: 2013 Neurology & Neurosurgery Forum
  • 発表場所: Taipei (Taiwan)
  • 年月日: 2013-01-13
• [学会発表] Towards clinical application of brain-machine interfaces based on electrocorticograms (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirata M, et al
  • 学会等名: The International Symposium on Clinical Application of Brain-Machine Interface (BMI)
  • 発表場所: Osaka (Japan). Symposium
  • 年月日: 2012-10-20
• [学会発表] Contour Fitting High Density Personalized 3 Dimensional Cortical Electrodes (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirata M, et al
  • 学会等名: Materialize World Conference 2012
  • 発表場所: Leuven (Belgium)
  • 年月日: 2012-04-18
• [学会発表] A Fully-Implantable Wireless System for Human Brain-Machine Interfaces using Brain Surface Electrodes : W-HERBS (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: Bielefeld Univ-Osaka Univ Workshop 2012
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 2012-03-21
• [学会発表] Human Brain-Machine Interfaces using Brain Surface Electrodes (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: Workshop on Cognitive Neuroscience Robotics
  • 発表場所: Genova (Italy)
  • 年月日: 2012-03-13
• [学会発表] Clinical application of functional brain mapping and brain-machine interfaces based on the cerebral oscillatory changes (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: 2012 UK-Japan Workshop in Multimodal Imaging of the Brain
  • 発表場所: London (UK)
  • 年月日: 2012-02-29
  • 招待講演
• [学会発表] Human brain-machine interface (BMI) (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: Osaka-UW Workshop 2011
  • 発表場所: Seatle 国際シンポジウム
  • 年月日: 20110317-18
• [学会発表] A Fully-Implantable Wireless System for Human Brain- Machine Interfaces using Brain Surface Electrodes : W-HERBS (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: SfN2011
  • 発表場所: Washington. ポスター
  • 年月日: 2011-11-13
• [学会発表] Connecting Robot to Brain (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: The 4th Symposium on Cognitive Neuroscience Robotics
  • 発表場所: 大阪. 国際シンポジウム
  • 年月日: 2011-05-13
• [図書] 脳表電極を用いたブレイン・マシン・インターフェース, Annual Review 神経 (2014)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之, 柳澤琢史, 吉峰俊樹
  • 出版者: 中外医学社
• [図書] Chap 36 Brain-Machine Interface Using Brain Surface Electrodes: Real-Time Robotic Control and a Fully Implantable Wireless System. (Jing Long Wu Eds.) IGI Global (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirata M, Yanagisawa T, Matsushita K, et al
  • 総ページ数: 362-374
  • 出版者: Technological Advancements in Biomedicine for Healthcare Applications
• [図書] ブレイン・マシン・インターフェースの脳神経倫理:臨床研究の観点からの論考 (2012)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之
  • 総ページ数: 182-193
  • 出版者: 大阪大学出版会
• [図書] Robust haptic recognition by anthropomorphic robot hand. Neuromorphic and Brain-Based Robots. J. L. Krichmar and H. Wagatsuma Eds. (2011)
  • 著者名/発表者名: Hosoda K
  • 総ページ数: 11-22
  • 出版者: Cambridge Univ
• [図書] Chapter11. Brain Machine-Interfaces for Motor and Communication Control, Ishiguro H, Fujikado H, Osaka M, Asada M Eds, Springer, Cognitive Neuroscience Robotics: Interdisciplinary Approaches to Human Understanding. Vol. II
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 出版者: Analytic Approaches
• [図書] Systems Neuroscience: From Laboratory to Clinical Practice, Electrocorticographic brain machine-interfaces for motor and communication control, Kansaku K, Birbaumer N Eds
  • 著者名/発表者名: Hirata M, Yoshimine T
  • 出版者: Springer
• [備考] 大阪大学脳神経外科のホームページにて研究成果を紹介.
  • URL: http://www.nsurg.med.osaka-u.ac.jp/school/research/research.html#c16
• [備考] 大阪大学大学院医学系研究科のホームページにて研究成果を紹介.
  • URL: http://www.med.osaka-u.ac.jp/jpn/activities/research/geka.html#R13
• [産業財産権] 機器制御装置, 機器システム, 機器制御方法, 機器制御プログラム, および記録媒体 (2014)
  • 発明者名: 平田雅之
  • 権利者名: 国立大学法人大阪大学, 株式会社国際電気通信基礎技術研究所, 国立大学法人東京大学
  • 産業財産権種類: 特許取得
  • 産業財産権番号: 特許5467267
  • 出願年月日: 2014-02-07
• [産業財産権] Machine control device, machine system, machine control method, and recording medium storing machine control program (2013)
  • 発明者名: 平田雅之
  • 権利者名: Osaka University, ATR, The University of Tokyo
  • 産業財産権種類: 特許取得
  • 産業財産権番号: US8396546
  • 出願年月日: 2013-03-12
  • 外国
• [産業財産権] 体内埋込装置のケーシングと体内埋込装置および体内埋込装置のケーシングの製造方法 (2012)
  • 発明者名: 平田雅之
  • 権利者名: 国立大学法人大阪大学
  • 産業財産権種類: PCT 米国移行
  • 産業財産権番号: 13/510, 84
  • 出願年月日: 2012-05-18
  • 外国
• [産業財産権] 頭蓋内電極構造体およびその製造方法 (2012)
  • 発明者名: 平田雅之
  • 権利者名: 国立大学法人大阪大学
  • 産業財産権種類: 特許取得
  • 産業財産権番号: 特許5126710
  • 出願年月日: 2012-11-09