Instant Interface for Cerebrum (I2C) based on unified multilayer EEG model

本申請の目的は，G1：「大脳周辺において観測される多層的な脳波の統合モデルの構築」とG2：「脳波に基づく即応的脳情報インタフェースの実現」である．この目的を踏まえ，以下の３つのサブゴールSG1：機械学習法を用いた多層脳波の相互関係、統合的説明のための数理的モデリングを構築，SG2：動物実験による多層脳波モデルの実証的評価，SG3：ヒトを対象とする即応的脳情報インタフェースの実装 (Proof-of-Concept; PoC)を設定した．その上で本年度は，SG2の動物実験の環境構築と動物実験による多層脳波モデルの実証的評価の一部，SG1の機械学習法を用いた多層脳波の相互関係の一部を行った．まず，SG2においては，多層的に脳波を計測するための手法について検討を行った．その結果，カーボン電極を使用することで頭皮・頭蓋・皮質脳波を同一電極で計測する事が可能であることを確認した．また，そのそれぞれの位置で計測したデータを検討した結果，皮質脳波ではピンポイントに目的部位へ接触しなければ所望の信号が取れないことを明らかにした．また，頭蓋脳波においては，ある程度の空間的なズレを許容することができることも明らかにした．さらに，頭皮脳波は皮膚由来のノイズが含まれることを明らかにした．言い換えると，頭蓋骨はノイズを増加させず適切な空間フィルタの役割を果たしていると言える．SG1については，ラットの各足に電気刺激を与えた際の頭蓋脳波及び皮質脳波を複数点記録し，それらのデータに対してガウス過程を用いた回帰モデルを作成した．その結果，頭蓋脳波のモデル及び皮質脳波のモデルともに，それぞれの足に対応した電位発生点を表現することができた．さらに頭蓋脳波モデル及び皮質脳波モデルともに，類似した電位発生点を表現することができた．このことより，ガウス過程を用いた回帰モデルにて電位発生点を表現できる可能性を示した．

本申請の目的は，G1：「大脳周辺において観測される多層的な脳波の統合モデルの構築」とG2：「脳波に基づく即応的脳情報インタフェースの実現」である．この目的を踏まえ，以下の３つのサブゴールSG1：機械学習法を用いた多層脳波の相互関係、統合的説明のための数理的モデリングを構築，SG2：動物実験による多層脳波モデルの実証的評価，SG3：ヒトを対象とする即応的脳情報インタフェースの実装 (Proof-of-Concept; PoC)を設定した．その上で本年度は，SG2の動物実験の環境構築と動物実験による多層脳波モデルの実証的評価の一部，SG1の機械学習法を用いた多層脳波の相互関係の一部を行った．まず，SG2においては，多層的に脳波を計測するための手法について検討を行った．その結果，カーボン電極を使用することで頭皮・頭蓋・皮質脳波を同一電極で計測する事が可能であることを確認した．また，そのそれぞれの位置で計測したデータを検討した結果，皮質脳波ではピンポイントに目的部位へ接触しなければ所望の信号が取れないことを明らかにした．また，頭蓋脳波においては，ある程度の空間的なズレを許容することができることも明らかにした．さらに，頭皮脳波は皮膚由来のノイズが含まれることを明らかにした．言い換えると，頭蓋骨はノイズを増加させず適切な空間フィルタの役割を果たしていると言える．SG1については，ラットの各足に電気刺激を与えた際の頭蓋脳波及び皮質脳波を複数点記録し，それらのデータに対してガウス過程を用いた回帰モデルを作成した．その結果，頭蓋脳波のモデル及び皮質脳波のモデルともに，それぞれの足に対応した電位発生点を表現することができた．さらに頭蓋脳波モデル及び皮質脳波モデルともに，類似した電位発生点を表現することができた．このことより，ガウス過程を用いた回帰モデルにて電位発生点を表現できる可能性を示した．