脳波を使ってイメージされた運動をコンピュータ上に再現する

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本研究の目的は、「ブレイン・コンピュータ・インターフェース(BCI)」という概念に基づいて、脳波の中に含まれる運動関連電位を抽出し、コンピュータ画面上にシミュレートしたロボットにイメージした運動を再現させ、スポーツ選手のためのイメージトレーニングの評価に用いることを目的としている。平成14年度は、数値計算ソフトMATLABを利用してコンピュータの画面上に右腕部分をシミュレートし、おもに仮想空間内の身体のパーツの開発を行った。平成15年度は、事象関連電位の中から運動イメージと関連する電位をより効率的に取り出すための測定パラダイムの開発を行った。平成16年度では、前年度に開発された実験パラダイムを用いて測定された脳波から運動と関係があると考えられる成分を抽出し、画面上にシミュレートされた右腕を動かすシステムを開発した。通常、BCIは様々なフィルタを用いてリアルタイムでマシン側を操作するために、過度な動きを意図的にイメージしたりする。しかし、本研究ではイメージトレーニングの評価という観点から、運動をイメージした脳波を加算平均することによって運動関連電位とそれ以外の生理学的ノイズを区別する手法を用いた。この手法の場合、リアルタイム処理は行うことができないものの、イメージされる運動が小筋運動でもより正確に運動と関連する脳活動を反映することができた。実験では、被験者にイメージトレーニングを行わせ、その前後の脳波を加算平均し、その中から運動と関連すると思われる成分を抽出し、コンピュータ上の右腕と連動させた。その結果、トレーニング前にはイメージで右腕を動かすことはできなかったが、7日間のトレーニングでコンピュータ上の右腕を動作させることが可能となった。以上のことより、イメージトレーニングのBCIによる評価の有効性が示唆された。