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Roles of the Deep Brain in the Control of Human Bipedal Locomotion: Capturing Deep Brain Activity with Innovative EEG Techniques

深部大脑在控制人类双足运动中的作用：利用创新的脑电图技术捕获深部大脑活动

基本信息

批准号：
21H03340
负责人：
横山光
金额：
$ 9.82万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology (2022-2023)The University of Tokyo (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03340/
关键词：
脳波筋電図歩行 MRI 脳深部パーキンソン病

项目摘要

本研究の目的はヒト二足立位歩行の制御における中脳・視床などの脳深部領域の役割を最新の脳波計測・解析技術を組み合わせ解明することである。近年、高密度脳波測定とMRI(Magnetic Resonance Imaging)画像に基づく被験者ごとの詳細な脳モデルを組み合わせた手法により、脳深部電気活動を非侵襲的に測ることが可能と証明された。さらに、不可能と考えられていた歩行時の脳波測定も革新的手法により測定が可能となった。これらの手法により歩行時の脳深部活動を測定し、大脳皮質や筋など他領域との関係性からヒト歩行制御における脳深部領域の役割を解明する。本年度は、脳波とMRIを組み合わせた脳深部の電気活動推定手法に関して、まずMRIの撮像方法、解析方法最適化を推進した。MRIの撮像方法を昨年度までのT1強調画像単体からT1強調画像に加えT2強調画像の撮像を追加した。また、詳細な撮像パラメーターの調節を行い、骨、脳、皮膚などの頭部組織をT1強調画像とT2強調画像を組み合わせることで分割しやすいようにした。さらに、最新の頭部組織分割法を導入した (チャーム法、SimNIBS toolbox, Puonti et al, 2020)。10組織に分割された頭部画像から頭部導電モデルを有限要素法で作成した。そして、深層学習を使用して、全頭から取得した160chの脳波から脳深部の活動を推定する新規手法の検討を行ない、従来手法より高精度に推定可能という結果が得られた。また、脳深部と脊髄活動の関係性を調べるために、脊髄活動を非侵襲的に調べる手法による歩行時の脊髄活動推定を行ない、研究結果を国際誌に発表した。

The purpose of this study is to improve the control of bipedal upright position in the field of deep service. the purpose of this study is to analyze the latest wave analysis technology of bipedal upright position. In recent years, high-density magnetic resonance imaging (Magnetic Resonance Imaging) images have been used in the imaging of the victims, and in the detection of non-invasive deep electrical activities. It is not possible to test the innovative method of wave measurement during the operation of the train. During the operation of the operation, the deep-seated activities are measured, and the large-scale operation is used to control the operation of the deep-seated field. This year, the most advanced methods for the presumption of deep electrical activities, the method of MRI, the method of analysis, and the method of analysis are discussed in the current year. MRI "image preparation method" last year "T1 strong" portrait "body"T1 strong" portrait "plus" T2 strong "portrait" image summary "append". The image of the baby, the bone, the bone, the skin, the bone, the skin, the skin, the bone, the bone, the skin, the bone, the bone, the skin, the bone, the bone The latest method of tissue segmentation is introduced into the website (SimNIBS toolbox, Puonti et al, 2020). 10. The organization is divided into two parts: the portrait of the image and the finite element method. In-depth training, in-depth testing, in-depth testing, in-depth testing, The methods of intrusive and non-invasive spinal activities, the presumption of spinal activity, and the results of the study are in accordance with the results of the study.

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

非侵襲神経機能計測によるヒト歩行制御の神経基盤の理解

通过非侵入性神经功能测量了解人类步态控制的神经基础

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Roy A;Tomaz da Silva M;Bhat R;Bohnert KR;Iwawaki T;Kumar A;横山光
通讯作者：
横山光

Recent Updates on Investigation of Neural Control of Human Locomotion by Non-invasive Neural Recording Techniques

通过非侵入性神经记录技术研究人类运动神经控制的最新进展

DOI：
10.3902/jnns.30.21
发表时间：
2023
期刊：
The Brain & Neural Networks
影响因子：
0
作者：
Hamazaki Nobuaki;Kamiya Kentaro;Yamamoto Shohei;Nozaki Kohei;Ichikawa Takafumi;Matsuzawa Ryota;Yamashita Masashi;Uchida Shota;Maekawa Emi;Meguro Kentaro;Yamaoka-Tojo Minako;Matsunaga Atsuhiko;Ako Junya;Yokoyama Hikaru
通讯作者：
Yokoyama Hikaru

Firing behavior of single motor units of the tibialis anterior in human walking as non-invasively revealed by HDsEMG decomposition