事象関連脱同期の生成機序解明による脳波型BCIリハビリテーションの実現

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本研究は，BCIで広く用いられる脳波特徴量であるERD（事象関連脱同期）の生成機序の解明を目的とし，様々な把持運動時のERDを検証した．令和2年度までに視覚刺激と視覚フィードバックを比較可能な4条件での把持の維持中におけるERDを調査したが，フィードバックの有無により実運動は異なる動きであるにも関わらずERDの差異が見られず，ERDの発現メカニズムの特定ができていなかった．そこで令和3年度では，分析手法の改善に加え，運動野以外の脳部位や異なる周波数領域も解析対象とし，フィードバックの有無を処理しうる脳機能を調査した．また，同様の解析を以前に行った予備実験のデータにも適応した．本実験の再解析の結果，視覚フィードバックと類似した，しかし無関係な視覚刺激を与えた場合と比べ，視覚フィードバックを与えた場合に高μ波帯(11-13 Hz)のERDが強く発生することが確認された．加えて予備実験では，3段階の運動負荷と筋力発揮量の視覚フィードバックの有無を組み合わせた把持運動の維持を行っている．再解析の結果，負荷の強さは運動野ではなく体性感覚野のERDに影響を与えることが新たに判明した．これらの力の発揮ではなく視覚フィードバックによる力の調節により運動野の高μ波帯-ERDが強まるという結果から，筋肉の制御信号に関連する運動指令の生成ではなく，運動の目標を定める運動計画の更新に伴う脳活動がERDの生成に深く関係していることが明らかになった．一方で，脳部位および周波数帯域によるERDの傾向の違いもみられたことから，機能ごとのERDの生成機序を解明していくことが必要であると考えられる．本研究結果は，国際論文に採択され，2件の国際学会にて発表した．また，本研究を含む，これまでの研究成果をまとめた博士論文を執筆し，東京農工大学にて公開した．