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Aug 18, 2023

ウェアラブル、軽量

科学者、エンジニアは中小企業開発助成金を受け取る by Tamara Bhandari•2023 年 5 月 25 日 ウェアラブル脳イメージング技術は、自然で現実的な状況で脳がどのように機能するかを明らかにすることを目的としています。

科学者、技術者は中小企業開発助成金を受け取ります

タマラ・バンダリ著•2023年5月25日

ウェアラブル脳イメージング技術は、自然で現実的な状況で脳がどのように機能するかを明らかにすることを目的としています。 セントルイスにあるワシントン大学の教員（左から）ジョセフ・P・カルバー博士（プロトタイプの画像装置の一部を手に）、ジェイソン・トロボー博士、エド・リヒター博士、アダム・エッゲブレヒト博士（写真には写っていない）が賞を受賞しました。 NIH からの助成金により、LED 光を使用して脳活動を測定する脳イメージング キャップの開発と商品化が行われました。

人々の頭の中で何が起こっているのかを解明するには、通常、巨大で高価な機器が必要で、ボランティアは狭い金属管の中に横たわって反復作業に何時間も費やすことをいとわない。 セントルイスのワシントン大学の研究者は、代替案の研究に取り組んでいます。 彼らは、光の力を利用して、活動中の脳の高解像度画像を生成する、通常の移動中に着用できるキャップを開発中です。 このプロジェクトは、国立衛生研究所 (NIH) からの中小企業技術移転助成金によって支援されています。

「機能的磁気共鳴画像法（fMRI）は、脳機能を画像化するためのゴールドスタンダードですが、fMRIは非常に騒音が大きく、非常に拘束力があるため、できることが制限されます」と、シャーウッド・ムーア放射線科教授のジョセフ・P・カルバー博士は述べた。医学部のマリンクロット放射線研究所 (MIR) であり、この技術の主な発明者です。 「ウェアラブル脳イメージング技術により、特定のタスクを解決し、自然な条件下での行動を制御するために脳領域がどのように連携するかを研究できるようになります。」

カルバー氏は、2005 年に脳を画像化するための最初の拡散光断層撮影 (HD-DOT) 装置の設計を開始しました。この技術では、頭の外側から赤外光を照射する LED 光源と、戻ってくる光を測定する検出器を組み合わせます。 各信号源と検出器のペアによって収集された信号には、局所的な脳血流に関する情報が含まれています。 多くの線源と検出器を頭の周りに高密度に組み合わされた配列で配置することで、研究者らは、脳活動の代理である血液動態を脳全体にマッピングすることができます。 最近、Culver らは、HD-DOT キャップを使用して脳信号を検出し、それをデコードして人が見ているものを理解できることを実証しました。

中小企業技術移転助成金は、中小企業が研究機関と協力して学術イノベーションを市場に投入できるよう支援することを目的としています。 この助成金は、カルバー氏がMIR放射線科准教授のアダム・エッゲブレヒト博士、マッケルベイ大学の電気・システム工学実践教授であるジェイソン・トロボー博士、エド・リヒター氏とともに設立したワシントン大学の新興企業エスパーイメージに授与された。工学部。 4 人は 10 年以上にわたって HD-DOT テクノロジーに協力してきました。

研究者らは、このキャップを認知神経科学者のための研究ツールとして構想している。 このような科学者は、神経画像システムによって測定される脳活動が心の複雑な認知機能にどのように関連しているかを研究しています。 たとえば、科学者はそのようなキャップを使用して、子供たちが自由に話したり、保護者と交流したりする子供の脳を画像化することができます。 これは、脳内の言語ネットワークがどのように発達し、正常または異常な言語習得にどのように寄与するのかをより詳しく知るのに役立つでしょう。

第一世代の HD-DOT デバイスの重量は数百ポンドです。 参加者は固定椅子に座り、タンスほどの大きさの電子機器につながれたヘッドセットを装着した。 現在のプロトタイプは 8 ポンドで、バックパックの中に収まる電源が付いています。 目標は、キャップをフットボールのヘルメットとほぼ同じ重量である 4 ポンドまで減らすことです。

実際のデザインでは、大人の親指ほどの大きさの小さな銅色の箱の形をした、オプトードとして知られる 288 個の光センサーが散りばめられたキャップが必要です。 各オプトードには、光源、検出器、および小型コンピューターとして機能する 8 つの小さな回路基板が含まれています。 合計 72 台のミニコンピューターがキャップを介してデジタル ネットワークに接続され、それらの集合データが Wi-Fi によって中央コンピューターに送信され、中央コンピューターがデータを取得、分析、表示します。