2006 Fiscal Year Annual Research Report
脳インターフェイス超並列集積マルチチップ人工視覚の開発
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17360162
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
八木 哲也 大阪大学, 大学院工学科, 教授 (50183976)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小山内 実 大阪大学, 大学院工学科, 助手 (90286419)
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| Keywords | 脳型デバイス / アナログ集積回路 / 一次視覚野 / ガボールフィルター / 脳電気刺激 / BMI |
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| Research Abstract |
変性や損傷などによって損なわれた脳の視覚機能を、集積電子デバイスによって代行させるというアイデアが進んでいる。本研究の目的は、脳一次視覚野への電気刺激を想定し、脳刺激用アナログ集積電子デバイスを開発し、その性能を生理実験によって確認することである。以下に成果を記す。
1.脳刺激用デバイスにはガボール型フィルター機能が要求される。脳では、こうした細胞の空間特性は、網膜神経節細胞の受容野から、階層的に構成できることが知られている。そこで、アナログ人工網膜の出力をガボール型フィルターに並列に変換する集積回路(人工視覚野チップ)を設計した。消費電力は、1W以下であり、当初の目的を達成することができた。ここでは、アナログ人工網膜の応答を特定の方位に線形加算することにより、加算方向を長軸として扁平した2次元ガボール型の空間フィルターを実現した。回路を評価し、実環境において脳刺激を行いための前処理が、実時間で可能であることを確認した。
2.刺激に用いられる電流が、どのように視覚野神経を興奮させるのかをラットおよびマウス脳のスライス標本を用いて解析した。スライス視覚野を電気刺激した時の細胞応答の時空間特性を、多点基板電極によって計測し、定電流刺激矩形波刺激の振幅、パルス長の影響を明らかにすることができた。また刺激場所(脳視覚野の異なる層)を刺激した時の影響も明らかにすることができた。
以上により、脳刺激型集積電子デバイス設計の基盤を作ることができた。
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