【研究領域課題番号】19K21947 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

双方向神経科学 / 情報工学 / 神経科学 / メディアアート / マイクロ・ナノ工学 / 脳波 / 計測システム / 同期脳 / 協働 / インタラクション / 脳波音楽 / 双方向脳神経科学 / 脳活動計測 / 協働場

【研究成果の概要】

本研究の最終目的は、人と人との協働において生起される同期脳活動の、機序解明から協働場設計・評価への応用までを網羅する双方向脳神経科学という新奇学術分野の開拓である。そのため、脳活動計測を支援するICT専門家と、認知神経科学、心理学、メディアアートの専門家からなるユニークな研究グループを構成した。本研究期間においては、被験者に極めて低負荷に迅速に取り付け、かつ長時間計測可能なシステム、協調作業中における脳活動、相互作用についての実験、解析手法の開発、双方向脳神経科学検証の場となるメディアアートにおける脳波利用条件を明らかにした。いずれも、双方向脳神経科学の基盤技術となるものである。

【研究の社会的意義】

本研究の学術的意義は、人と人との協働において生起される同期脳活動の、機序解明から協働場設計・評価への応用までを網羅する双方向脳神経科学という新奇学術分野の開拓である。本研究チームの専門性が多岐にわたるように、極めて横断的な新しい学術分野である。本研究で得られた基盤的知見、技術がその発展に大きく貢献する。社会的な意義として、本研究により人と人とのインタラクション、協調に対しての知見が得られることで、関係の評価、協調作業の効率の評価ができるだけでなく、それらの改善への指針を示し、また具体的な改善方法の確立につながる。以上のように本研究は、学術的にも社会的にも大きな意義を有する。

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2019-06-28 - 2021-03-31

【配分額】6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)

【研究分野】融合社会脳科学

【研究領域課題番号】22500377 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

認知科学 / 神経科学 / 情報工学 / 情報科学 / シャノン情報量 / 神経活動 / 前頭前野

【研究成果の概要】

ヒトはより多くのことを知りたいという欲求､すなわちより多くの情報を求める欲求をもっている。本研究は､情報の量を計算する脳内神経機構に焦点を絞り、下記の解析を行った。まず、情報量の定義としてShannon情報量、正解確率増加分、認識確率変化量を取り上げ、これらのうちのどの定義がサルの前頭前野から記録した神経活動と整合性をもつかを調べた。その結果、Shannon情報量と正解確率増加分に対して整合する活動を示す細胞が存在することを示した。また、１次視覚野における単純細胞と複雑細胞の活動が示す各種の特性をShannon情報量最大化の原理に基づいて説明できることを数理モデルの解析によって示した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2010-04-01 - 2013-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】リハビリテーション科学・福祉工学

【研究領域課題番号】19300199 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生活支援技術 / 機能代行 / ユーザインタフェース / リハビリテーション / 情報工学 / 神経科学

【研究成果の概要】

本研究は運動機能及び感覚機能代行における機能補助機器とその使用者間の動的協調の実現を目指すものである。研究期間中,機能補助機器を筋電義手に限定し,(a)様々な動的タスクにおける肩・アーム・手複合体の協調特性の計測や動的補助動作を実現するための使用者運動意図の識別方法の開発,(b)使用者への感覚提示方法の提案,(c)(a)と(b)の統合で,動的協調を実現するためのインタフェースの構築を行い,その有効性を検証した.

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2007 - 2009

【配分額】18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)

【研究分野】知能機械学・機械システム

【研究領域課題番号】17206022 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マイクロ・ナノデバイス / 医療・福祉 / 神経科学 / 情報工学 / 脳・神経情報工学 / ニューロマシンインターフェース(神経電極) / 人工肢 / 随意運動機能 / 感覚機能 / 微小神経活動計測・神経刺激法 / 福祉・医療工学 / ニューロマシンインタフェース(神経電極)

【研究成果の概要】

本研究の目的は、生体の神経系と人工肢の信号ラインを直接かつ永続的に接続し、装着者が意図どおりに動かすことが可能で、又、あたかも自分の手足で触れたのと同様の感覚を感じうるという、次世代の人工肢システムを試作する事にある。今回試作したシステムでは、感覚提示系に関しては、義手に装着したセンサに加えられた物理的刺激の強度に応じて、マイクロニューログラム針電極を用いて、当該部位を支配する単一感覚受容ユニットの神経線維に対して微小電気刺激を加え、センサに加えられたのと同じ強度の圧や振動等の感覚を発生させるためのコーディング・デコーディング則の解析を進めた。又、被験者の腱部に機械的振動を与える事により、運動感覚・位置覚を発生させる試みも行った。一方、運動系に関しては、末梢神経の運動神経活動に伴って生じ、運動神経活動同様パルス列で表現される針筋電信号情報を運動神経活動の代用として用い、ロボットハンドに被験者の手や指の動きとほぼ同じ動きをとらせる事に成功した。次いで、神経活動自体による作動を試み、末梢神経用としては、主に再生型神経電極をベースとして流路などを付加した電極を開発し、又、中枢神経用としても、多チャンネルで柔軟、かつ個々の電極の刺入位置の調節が可能な電極や神経の再生促進・誘導を目指した諸種の電極を開発して、動物実験で末梢神経信号、及び、大脳皮質信号による制御を試みたが、後者に関しては、車椅子に見立てた車の速度・方向等を随意的に制御する等の成果を挙げる事が出来たが、前者に関しては、実験動物への電極の埋め込みとin vitroで神経細胞を用いた生体適合性等、有用性および性能に関する検討を行う段階まで研究開発を進める事は出来たが、チャンネル数や得られる情報量の問題で運動制御を行なうには充分ではなく、埋込電極による信号取得と義手の作動と多チャンネル化については今後の問題として残った。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】32,370千円 (直接経費: 24,900千円、間接経費: 7,470千円)