網膜と視覚野の情報処理と通信に学んだ脳刺激型人工視覚の開発

2021年度の当初の計画では、＜課題3.　体内埋植モジュールの開発＞において、体内モジュールのコアとなる制御回路の集積回路チップ製造を行い、その評価ボードまで製作する予定であった。しかしながら集積回路の回路設計、シミュレーションおよびレイアウトまでは完了したが、資材入手困難の理由により、チップの製造・パッケージングおよび評価ボードの製作は間に合わず、2022度に計画を繰り越していた。この繰り越しに関し、予定どおりファウンダリー（TSMC）を通して、集積回路チップを完成させた。またこの集積回路チップの動作を評価するボードも作成し、この評価ボードを用いて、製造した集積回路チップの動作確認を行なった。その結果、チップの動作は良好であることが分かった。引き続き、FPGAにより製作したインターフェイスを用いて集積回路チップと既存のシリコン網膜との接続を行なうこと、また無線によるモジュール間の通信実験に向けて、必要となる周辺回路の試作を行っている。＜課題１ 視神経の情報符号化・通信アルゴリズムの人工視覚への応用＞については、昨年度までに記録したマウス網膜を用いた生理学実験の視神経応答から、視神経から発生するスパイク電位（電気的パルス）がコードする情報の解析を進めている。＜課題２．事象駆動型スパイク人工網膜の開発＞については、既存のシリコン網膜応答を視神経の持つ時間フィルター特性を持ったスパイク電位時系列に変換するアナログ回路を考案した。＜課題4. 光覚シミュレータを用いた心理物理学実験評価＞については、一次視覚野刺激により惹起される光覚パターンを模擬するシミュレータを発展させ、電極配置と光覚パターンの関係を解析できるようにした。

2021年度の当初の計画では、＜課題3.　体内埋植モジュールの開発＞において、体内モジュールのコアとなる制御回路の集積回路チップ製造を行い、その評価ボードまで製作する予定であった。しかしながら集積回路の回路設計、シミュレーションおよびレイアウトまでは完了したが、資材入手困難の理由により、チップの製造・パッケージングおよび評価ボードの製作は間に合わず、2022度に計画を繰り越していた。この繰り越しに関し、予定どおりファウンダリー（TSMC）を通して、集積回路チップを完成させた。またこの集積回路チップの動作を評価するボードも作成し、この評価ボードを用いて、製造した集積回路チップの動作確認を行なった。その結果、チップの動作は良好であることが分かった。引き続き、FPGAにより製作したインターフェイスを用いて集積回路チップと既存のシリコン網膜との接続を行なうこと、また無線によるモジュール間の通信実験に向けて、必要となる周辺回路の試作を行っている。＜課題１ 視神経の情報符号化・通信アルゴリズムの人工視覚への応用＞については、昨年度までに記録したマウス網膜を用いた生理学実験の視神経応答から、視神経から発生するスパイク電位（電気的パルス）がコードする情報の解析を進めている。＜課題２．事象駆動型スパイク人工網膜の開発＞については、既存のシリコン網膜応答を視神経の持つ時間フィルター特性を持ったスパイク電位時系列に変換するアナログ回路を考案した。＜課題4. 光覚シミュレータを用いた心理物理学実験評価＞については、一次視覚野刺激により惹起される光覚パターンを模擬するシミュレータを発展させ、電極配置と光覚パターンの関係を解析できるようにした。