脳波から読み取る脳の予測能力：脳は物体の動きをどのように予測しているのか？

大脑的预测能力从脑电波中读取：大脑如何预测物体的运动？

• 批准号: 19K04289
• 负责人: 神原 裕行
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Tokyo Polytechnic University (2021-2022)Tokyo Institute of Technology (2019-2020)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K04289/
• 关键词: 計算論的神経科学; 視覚運動変換; 脳機能イメージング

ヒトが物や機械などの物体を操作する際、我々の脳は物体の動きや物体が身体に及ぼす影響を予測しながら自らの身体を制御している。本研究では、運動中の脳波信号から物体の動きの予測に関与する脳部位、情報表現、脳部位間の情報の流れを可視化することで、外部環境の変化を予測する脳内メカニズムの計算論的なモデル化を目的とする。また、脳の構造的な変化をもたらすことが知られている運動トレーニングを行うことによって、物体の動きの予測に関与する脳機能も変化するかを検証し、運動学習や適応も含めた運動制御に関する脳内情報処理機構の理解を目指す。本研究では、具体的な研究課題として以下の三つ課題を設定する。まず、バーチャルリアリティを用いたボールキャッチング実験環境の構築（課題１）を行う。次に、ボールの動きの予測に関する脳内情報処理の可視化とモデル化（課題２）を行う。最後に、複数のボールのジャグリング運動をトレーニングすることによる脳機能の変化の検証（課題３）を行う。2022年度は、バーチャルリアリティ技術を用いたジャグリングシステムに関して、実環境においてボールを投げる際の手の動きに近い動きで仮想世界のボールを投げられるようにシステム改良を行った。また、改良したジャグリングシステムを用いて、三つのボールによるジャグリングを仮想空間内でトレーニングする実験を実施するとともに、トレーニングによる脳活動の変化を脳波信号を解析することで検証した。仮想空間内でのジャグリングのトレーニングによる実空間のジャグリングスキルの変化に関する解析結果を国際会議や国内の学会にて発表した。

When a mechanical object is operated, its motion is predicted and its influence is controlled. This study focuses on the prediction of motion of moving objects, information representation, visualization of information flow between moving objects, prediction of external environment, calculation of internal environment, and the purpose of computation. The structure of the object, the structure of the object. This research is based on the following three specific research topics: The construction of environmental protection (task 1) is carried out. Second, the visualization and transformation of internal information processing related to the prediction of movement (task 2) are carried out. Finally, the paper presents a demonstration of the transformation of the function of the multi-channel communication system (task 3). In 2022, we will improve the system of communication technology in the future. In addition to the above, it is also possible to analyze and analyze the information in the image space. The results of analysis of the transformation of the space and the society in China are presented at international conferences and seminars.

项目成果

Computational reproductions of external force field adaption without assuming desired trajectories

• DOI: 10.1016/j.neunet.2021.01.030
• 发表时间: 2021-02
• 期刊: Neural networks : the official journal of the International Neural Network Society
• 作者: H. Kambara;Atsushi Takagi;Haruka Shimizu;Toshihiro Kawase;N. Yoshimura;N. Schweighofer;Y. Koike

Directional tuning patterns in human EEG during wrists step-tracking movements

手腕步进跟踪运动期间人类脑电图的定向调谐模式

• 发表时间: 2020
• 作者: H. Kambara;M. Miyakoshi;S. Makeig;H. Tanaka
• 通讯作者: H. Tanaka

University of California, San Diego/University of Southern California(米国)

加州大学圣地亚哥分校/南加州大学（美国）

Juggling on the Moon: A VR system for complex motor skill learning

月球杂耍：用于复杂运动技能学习的 VR 系统

• 发表时间: 2022
• 作者: Hiroyuki Kambara;Wanhee Cho;Hyeonseok Kim;Rikiya. Oya;Yusuke. Kitami;Makoto Kobayashi;Supat Saetia;Takahiro Kagawa;Hirokazu Tanaka;Makoto Miyakoshi;John R Iversen;Scott Makeig,;Makoto Sato;Natsue Yoshimura
• 通讯作者: Natsue Yoshimura

Force Adaptation Based on Musculo-skeletal Model

基于肌肉骨骼模型的力适应

• DOI: 10.11499/sicejl.61.288
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of The Society of Instrument and Control Engineers
• 作者: 小池 康晴;神原 裕行
• 通讯作者: 神原 裕行