自由に動き回るナビゲーション中に学習した人工感覚と視覚の統合

科学分野:

• 神経科学
• 生体医工学
• 感覚フィードバック

背景:

• ヒトは、正確な運動のために固有受容感覚と視覚のフィードバックを統合する。
• ブレイン・コンピューター・インターフェース（BCI）は、義肢制御のために人工固有受容感覚を必要とする。
• 皮質微小電極刺激（ICMS）は、人工感覚フィードバックを提供できる。

研究 の 目的:

• 人工感覚情報を自然な視覚と学習し統合することをテストする。
• 人工感覚フィードバックを評価するための自由に動き回るマウスの行動課題を開発する。
• BCI応用のための固有受容感覚代替としてのICMSの有効性を評価する。

主な方法:

• マウスの一次体性感覚野に16チャンネルマイクロワイヤアレイをインプラントした。
• 視覚および/またはICMSフィードバックを使用してターゲットにナビゲートする行動課題でマウスを訓練した。
• 多感覚（視覚+ICMS）、視覚のみ、ICMSのみのトライアルでパフォーマンスを評価した。

主要な成果:

• マウスは約1,000回の訓練セッション後、多感覚トライアルで75%の習熟度を達成した。
• マウスはICMSのみのトライアルで75%の習熟度に達し、ICMSを迅速に学習した。
• ICMSのパフォーマンスは視覚と同等またはそれ以上であり、多感覚パフォーマンスは単一感覚パフォーマンスを大幅に上回った。

結論:

• 動物は、ICMSからの人工感覚フィードバックと自然な視覚を迅速に学習し統合した。
• 人工固有受容感覚は効果的に学習され、自然な視覚と統合することができる。
• この研究は、BCIシステムにおける感覚フィードバックの強化のためのICMSの可能性を示している。