2019 Fiscal Year Research-status Report
マルチスケール侵襲型BMIによる発声のニューロフィードバック
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19K09452
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
國井 尚人 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (80713940)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川合 謙介 自治医科大学, 医学部, 教授 (70260924)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ニューロフィードバック / 単一ニューロン活動 / 皮質脳波 / ブレインマシンインターフェイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は微小電極と表面留置型電極からなるハイブリッド電極を開発し、微小電極で記録される単一ニューロン活動と表面留置型電極で記録される高周波律動活動が、復号化において相補的な情報源となることを示した（Front Neurosci.12:221:2018）。本研究ではこのハイブリッド電極をヒトの発声に関わる感覚/運動野に慢性留置し、①得られた脳活動をリアルタイムで復号化するシステムを構築し、②復号化した情報をフィードバックすることにより復号化の精度が経時的に改善することを示すことを目的とした。
特定診療研究として新規に倫理委員会の承認を得て、ハイブリッド電極を用いたリアルタイムニューロフィードバックシステムを構築し、1例に適用した。結果として、復号化精度はチャンスレベルを有意に超えるものではなかった。ユニット検出数が少ないためスパイクヒストグラムに基づいた復号化アルゴリズムには限界があると考えられた。更に、微小電極で捕捉されたユニットは単一ではなくマルチユニットであることにより復号化アルゴリズムが最適でない可能性が考えられた。さらに、リアルタイムではオフラインで採用したクロスバリデーションを行わない分、復号化精度が低下したと考えられた。また、オンサイトでの計算処理に時間がかかるためセッションを繰り返すことで患者を長時間待機されることになるため、経時変化が観察できないことも今後の課題として抽出された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本課題採択後に、臨床研究法に基づき本研究は特定臨床研究として新規に倫理委員会の承認を得ることが求められた。これに伴い、2019年2月以降、新規のハイブリッド電極留置を停止し、特定臨床研究申請の準備にエフォートの多くを費やした。一方で、倫理承認後の計測をスムーズに実現するために、リアルタイムフィードバックの接続回路の計画と計算アルゴリズムの開発を進めた。2019年7月に倫理委員会の承認を得て、2019年度は1例のハイブリッド電極留置を行うことができた。準備していたリアルタイムフィードバック系を実際の計測に導入し、複数回のニューロフィードバックセッションを行った。これにより前述の課題が明らかとなったことは大きな意義があるが、研究全体の進行としてはやや遅れていると言わざるを得ない。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究のデータ量は、頭蓋内電極留置が必要な難治性てんかんを有する患者の数に依存するため、引き続き高いレベルのてんかん診療を維持し、計測データの蓄積を推進する。
本年度に抽出された各課題について下記の対応を検討する。
①復号化精度の低下：スパイクヒストグラム以外の復号化アルゴリズムを採用する。マルチユニットの更なる分離を目指す。クロスバリデーションを排し、学習とテストのセッションを分離して精度の検証を続ける。②オンサイトでの計算処理の遅滞：アルゴリズムの簡素化・自動化により待機時間を削減する。
これらに加えて、ハイブリッド電極構成の最適化を継続する。
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