機能的近赤外分光装置を用いた高次脳機能の計測とその評価に関する研究

点击翻译按钮获取中文摘要

近年,非侵襲式の脳活動計測方法の発展に伴い,ブレイン・コンピューター・インターフェース(BCI)が注目されている.BCIとは,脳活動から使用者の意図を検出し,様々な機器を操作する技術であり,医療・福祉・エンターテインメントなど幅広い分野への応用が期待されている.BCIにおげる非侵襲式の脳活動計測方法としては,脳波(EEG),近赤外分光法(NIRS)が挙げられる.特に,NIRSは空間分解能が高く,環境ノイズに強いという特徴を持つことから,新しいBCIの脳活動計測方法として注目されているしかし,NIRSを用いたBCI(NIRS-BCI)においては,BCIを目的とした信号処理方法が確立されていないため,BCIを開発する上での大きな障害となっていた.本研究では,小型で汎用性が高いBCIシステムの開発のために,まずNIRS-BCIのための信号処理方法の検討を行い,次に検討した信号処理方法をもとに運動野を対象としたBCIと前頭連合野を対象としたBCIシステムの開発を行った.その結果,運動野を対象としたBCIの開発では,NIRSを用いて運動意図を識別し,筋刺激装置やロボットアームを操作できることを確認した.これにより,片マヒ患者などのリハビリテーションにBCIを応用できる可能性を示した.前頭連合野を対象としたBCIでは,BCI使用者の訓練とニューラルネットワークによる識別を組み合わせることで,計測できる情報が少ない小型BCIでも,約80%の正答率を実現できることを確認した.この結果から,NIRSを用いた小型で汎用性が高いBCIシステムを実現した.また,前頭連合野を対象とすることで,NIRS-BCIの新しい応用としてメンタルヘルスケアへの応用の可能性を確認した.