下肢のターゲット指向モーター画像は、イベント関連の非同期化を強化する

イベント関連の非同期/同期（ERD/S）は、脳コンピューターインターフェイス（BCIS）のコントロール信号として広く使用されている脳波（EEG）機能です。それにもかかわらず、ERD/sの根本的な神経メカニズムと機能はほとんど不明であるため、ERD/SベースのBCIの信頼性を改善するためにそれらを調査することが重要です。この研究の目的は、ERD/sを強化するモーター画像（MI）条件を特定することを目的としています。次の3つの質問を調査しました。1）ターゲット指向MIがERD/sに影響するか、2）音画像を持つMIがERD/sに影響するか、3）ERD/sがMIの体部分依存性を持っているかどうか。9人の参加者が4つのMI条件の実験に参加しました。彼らは、右足の背屈（f）、右足の背屈、および底が床（fs）、右脚の延長（l）、およびサッカーボール（LT）に向けられた右脚の延長に触れたときに、低音のドラムの音を想像するように求められました。統計的比較により、ベータバンドERDの条件LとLTとベータバンドersで条件FおよびLの間に有意差があることが明らかになりました。これらの結果は、実際の感覚刺激のないターゲット指向下肢の動きの精神的リハーサルがベータバンドERDを強化できることを示唆しています。さらに、足の背屈のmiは、脚の伸長よりも著しく大きなベータバンドERを誘導します。これらの発見は、障害者向けの電力補綴物や脳卒中患者の神経症システムなどのBCIのトレーニングのために活用される可能性があります。

Event-related desynchronization/synchronization (ERD/S) is an electroencephalogram (EEG) feature widely used as control signals for Brain-Computer Interfaces (BCIs). Nevertheless, the underlying neural mechanisms and functions of ERD/S are largely unknown, thus investigating them is crucial to improve the reliability of ERD/S-based BCIs. This study aimed to identify Motor Imagery (MI) conditions that enhance ERD/S. We investigated following three questions: 1) whether target-directed MI affects ERD/S, 2) whether MI with sound imagery affects ERD/S, and 3) whether ERD/S has a body part dependency of MI. Nine participants took part in the experiments of four MI conditions; they were asked to imagine right foot dorsiflexion (F), right foot dorsiflexion and the sound of a bass drum when the sole touched the floor (FS), right leg extension (L), and right leg extension directed toward a soccer ball (LT). Statistical comparison revealed that there were significant differences between conditions L and LT in beta-band ERD and conditions F and L in beta-band ERS. These results suggest that mental rehearsal of target-directed lower limb movement without real sensory stimuli can enhance beta-band ERD; furthermore, MI of foot dorsiflexion induces significantly larger beta-band ERS than that of leg extension. These findings could be exploited for the training of BCIs such as powered prosthetics for disabled person and neurorehabilitation system for stroke patients.