研究開発テーマ1（東北大学・筒井健一郎、佐々木拓哉、生理学研究所・北城圭一）では、脳・自律神経活動からのこころの状態の読みとり技術を開発します。
研究開発テーマ2（東京大学・星野歩子、ナシリ・ケナリ アミアモハメッド）では、体液、とくにエクソソームからのこころの状態の読み取り技術を開発します。いずれも、動物実験によって基盤技術を策定し、それをヒトに応用します。
研究開発テーマ3（東京大学・長井志江、稲見昌彦、齋藤寛人、東京都立大学・保前文高）では、自在ホンヤク機のシステム開発を行います。自在ホンヤク機のシステムは、上記の生体シグナルと行動情報を人工知能によって解析し、ユーザの意図を読み取る「解釈機」と、VR/ARやロボット工学の技術を駆使して、ユーザにわかりやすく意図を伝える「表現機」からなります。
研究開発テーマ4（東京大学・熊谷晋一郎、昭和大学・中村元昭）では、自在ホンヤク機の社会実装のモデルケースとして、自閉スペクトラム障害やその他発達障害の当事者と家族や就労・修学現場の関係者を対象とし、ニーズの調査から、試作品の評価と開発へのフィードバック、さらには製品化を、ユーザとの積極的な協働に基づいて推進します。
研究開発テーマ5（東北大学・筒井健一郎）として、文科省GIGAスクール構想における端末への搭載など、教育現場への実装を目指します。
研究開発テーマ6（東北大学・大隅典子、原塑）では、自在ホンヤク機にかかわる、倫理的・法的・社会的課題について検討し、その成果を開発や社会実装に反映させます。