京都大学 大学院工学研究科 電気工学専攻 生体医工学講座 生体機能工学分野 小林研究室

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研究紹介

ブレイン・マシン・インターフェースの新手法開発と福祉工学

脊椎損傷などによる重篤な四肢麻痺患者、 あるいは筋萎縮性側索硬化症候群患者などのように運動機能が著しく限られ、 四肢の動作や会話などの手段が取れない患者さんを対象としたコミュニケーション手段としてのブレイン-マシン・インターフェース (BMI) といった分野に近年注目が集まっている。BMIは対象をコンピュータに限定したブレイン-コンピュータ・インターフェース (BCI)、さらにインターネットを介したコンピュータや各種機器との接続まで含めた意味を持たせたブレイン-ネットワーク・インターフェース (BNI)と幾つかの呼び方あるが、基本的コンセプトは脳神経活動を計測することにより、ヒトの意志を反映する脳内情報を抽出し、その情報によって外部とのコミュニケーションや機器制御を行なうというものである。

この分野の研究には、如何に脳内情報を正確に抽出できるかということ、言い換えれば脳機能イメージング技術がやはり一番重要なポイントである。脳内情報の抽出技術はBMIといった医療と福祉といった視点から今後さらなる進展が期待されている分野である。BMIにおける脳内情報抽出の際、YesかNoか、あるは右か左かといった1bitの情報抽出を抽出することが目標であれば計測部位はそれほど限定されず、脳活動が設定した閾値を超えるか否かの判別で比較的容易に実現可能である。しかし、人工腕を動かすといった目標設定では、どこからいかに計測を行なうかが鍵となる。腕を動かす際に関与する大脳皮質部位は、中心溝の前に位置する一次運動野、運動前野、補足運動野であるのでそれらの部位を含めた前頭葉をターゲットに複数部位の計測データに含まれるデコーディング処理が重要となる。本研究室では、主に高密度脳波計とfMRIを用いた脳内情報の抽出法に主眼をおいて現在BMIの研究を進めている。

本研究テーマに関連する文献

  • 小林哲生:”特集「脳機能計測とブレイン-マシン・インタフェース」について”, ヒューマンインタフェース学会論文誌、Vol.11, No.2特集論文 (2009)
  • 笹山、鄭、小林:”周波数標識された定常体性感覚誘発電位に基づく左右示指への注意判別の試み”,ヒューマンインタフェース学会論文誌、Vol.11, No.2, pp.173-182 (2009)
  • 笹山、鄭、小林:”手の運動およびそのイメージ時における脳波ベータ律動の変動”,ヒューマンインタフェース学会論文誌、Vol.10, No.2, pp.85-94 (2008)