網膜と視覚野の情報処理と通信に学んだ脳刺激型人工視覚の開発

基于视网膜和视觉皮层之间的信息处理和通信开发刺激大脑的人工视觉

• 批准号: 20H00606
• 负责人: 八木 哲也
• 金额: $ 28.37万
• 依托单位: Fukui University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00606/
• 关键词: 人工視覚; シリコン網膜; 画像圧縮; 画像無線通信; 光覚シミュレーション; 視覚再建; 皮質電気刺激; ニューロモーフィック網膜; 低消費電力; 画像情報圧縮; 画像情報通信; 網膜; 視覚情報符号化; 無線通信; スパイクニューロン; 脳刺激型人工視覚; 心理物理実験; 人工視覚補綴; 人工視覚; シリコン網膜; 画像圧縮; 画像無線通信; 光覚シミュレーション; 視覚再建; 皮質電気刺激; ニューロモーフィック網膜; 低消費電力; 画像情報圧縮; 画像情報通信; 網膜; 視覚情報符号化; 無線通信; スパイクニューロン; 脳刺激型人工視覚; 心理物理実験; 人工視覚補綴

2021年度の当初の計画では、＜課題3.　体内埋植モジュールの開発＞において、体内モジュールのコアとなる制御回路の集積回路チップ製造を行い、その評価ボードまで製作する予定であった。しかしながら集積回路の回路設計、シミュレーションおよびレイアウトまでは完了したが、資材入手困難の理由により、チップの製造・パッケージングおよび評価ボードの製作は間に合わず、2022度に計画を繰り越していた。この繰り越しに関し、予定どおりファウンダリー（TSMC）を通して、集積回路チップを完成させた。またこの集積回路チップの動作を評価するボードも作成し、この評価ボードを用いて、製造した集積回路チップの動作確認を行なった。その結果、チップの動作は良好であることが分かった。引き続き、FPGAにより製作したインターフェイスを用いて集積回路チップと既存のシリコン網膜との接続を行なうこと、また無線によるモジュール間の通信実験に向けて、必要となる周辺回路の試作を行っている。＜課題１ 視神経の情報符号化・通信アルゴリズムの人工視覚への応用＞については、昨年度までに記録したマウス網膜を用いた生理学実験の視神経応答から、視神経から発生するスパイク電位（電気的パルス）がコードする情報の解析を進めている。＜課題２．事象駆動型スパイク人工網膜の開発＞については、既存のシリコン網膜応答を視神経の持つ時間フィルター特性を持ったスパイク電位時系列に変換するアナログ回路を考案した。＜課題4. 光覚シミュレータを用いた心理物理学実験評価＞については、一次視覚野刺激により惹起される光覚パターンを模擬するシミュレータを発展させ、電極配置と光覚パターンの関係を解析できるようにした。

2021财年的最初计划是为将成为内部模块的核心的控制电路制造集成电路芯片，甚至在<挑战3：开发内部植入模块>的开发中为评估委员会制作评估委员会。然而，尽管由于难以获取材料，芯片制造，包装和评估板的生产，但集成电路的电路设计，模拟和布局已经完成，并且该计划被带到2022度。关于此结转，按计划通过铸造（TSMC）完成了集成电路芯片。还创建了一个板来评估该集成电路芯片的操作，并使用该评估板，确认了制造的集成电路芯片的操作。结果，发现芯片运行良好。连接了由FPGA制造的界面，集成电路芯片和现有的硅视网膜连接，并且正在生成必要的外围电路，以准备模块之间的无线通信实验。关于<问题1：将信息编码和通信算法应用于视神经可视化>，我们正在分析通过使用小鼠视网膜的峰值神经从生理实验的视神经反应产生的尖峰电势（电脉冲）编码的信息。 <状态2。关于事件驱动的尖峰人造视网膜的发展，已经设计了一个模拟电路，该电路将现有的硅视网膜响应转换为尖峰潜在的时间序列，并具有视神经的时间滤波器特征。关于<问题4。使用光视感模拟器>评估心理物理学实验>，我们开发了一个模拟器，该模拟器模拟了由一级视觉皮层刺激引起的光视图，从而允许分析电极布置和光视图之间的关系。