身体拡張を手掛かりとした自己意識の脳内機構解析

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本研究では、BMI技術等によって拡張された身体を手掛かりとすることで自己意識の脳内情報処理を解析する。本年度は、ヒト実験においては、肘関節の動作と同期して動く筋電制御ロボットアームを用いて、運動主体感・身体所有感と運動の関係を調査した。ロボットアーム錯覚実験においては、ロボットが触れた物体に対する触覚刺激をリアルタイムに被験者に伝えることができる実験系を開発した。また、ロボットアーム実験系とラバーハンド錯覚課題を用いて神経性やせ症患者による実験を行い、人工物に対する身体所有感や運動主体感と治療経過の関係を示唆する結果を得た。加えて、BMI機器のインターフェイスとなるフリッカー刺激の周波数に応じたヒトの知覚への影響について、脳波により検討した。マウス実験においては、運動主体感の評価に向けて、外部機器の操作と外部機器の応答の間に食い違いを設定した頻度で生じさせ、その食い違いを識別させた際の神経細胞活動を計測・解析したところ、機械学習により、マウスの選択を高い精度で予測できた。また、運動野の神経活動からマウスが操作をしている腕の動きを予測したところ、皮質の層に応じて予測の精度に違いが見いだされた。さらに、このような運動と感覚を処理する際の神経細胞活動の特性を説明するために、皮質の層構造に着目した数理モデルを構築してシミュレーションを行った。この他、微小電極に関する総説をまとめるなど、関連手法の調査・検討を行った。松崎研究室では、計測上の個体差を少なくしたうえで皮質内ネットワークの時空間的な神経活動情報を明らかとするために、遺伝子組み換え動物で背側大脳皮質各領域を安定して2光子カルシウムイメージングする方法を確立し、2/3層のみならず5層でのイメージングを可能とした。またマウスの前肢運動課題を改良し、運動のキネマティクスをより定量的に評価することができるようになった。