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医療・福祉・介護医療・福祉・介護医療・福祉・介護

脳波インターフェース技術を用いた脳波インターフェース技術を用いた脳波インターフェース技術を用いた認知機能評価システムの開発
認知機能評価システムの開発
認知機能評価システムの開発■ はじめに
■
はじめに
■
はじめに
産総研では「ブレイン-マシンインターフェース（BMI）」
産総研では「ブレイン-マシン
産総研では「ブレイン-マシンインターフェース（BMI）」
インターフェース（BMI）」
技術の一種として脳波による意思伝達装置「ニューロコミ技術の一種として脳波による意思伝達装置「ニューロコミ技術の一種として脳波による意思伝達装置「ニューロコミ
ュニケーター」の実用化開発を行っている（2010年、試作ュニケーター」の実用化開発を行っている（2010年、試作ュニケーター」の実用化開発を行っている（2010年、試作開発の成功をプレス発表。以下NCと略）。この装置は、開発の成功をプレス発表。以下NCと略）。この装置は、開発の成功をプレス発表。以下NCと略）。この装置は、様々な脳情報を反映する脳波の中でも特に認知機能に様々な脳情報を反映する脳波の中でも特に認知機能に様々な脳情報を反映する脳波の中でも特に認知機能に関係した事象関連電位（ERP）に着目しているため、認関係した事象関連電位（ERP）に着目しているため、認関係した事象関連電位（ERP）に着目しているため、認知機能が正常なユーザーの利用を前提としている。
知機能が正常なユーザーの利用を前提としている。
知機能が正常なユーザーの利用を前提としている。
一方、NCのユーザー候補である、運動機能が極度に一方、NCのユーザー候補である、運動機能が極度に一方、NCのユーザー候補である、運動機能が極度に低下した患者は、書字や発話による意思伝達が困難であ低下した患者は、書字や発話による意思伝達が困難であ低下した患者は、書字や発話による意思伝達が困難であり（中山他:2013）、一般の認知機能検査を行うのが困難
り（中山 他:2013）、一般の認知機能検査を行うのが困難
り（中山 他:2013）、一般の認知機能検査を行うのが困難であるが、たとえ運動機能に選択的な障害を持つとされるであるが、たとえ運動機能に選択的な障害を持つとされるであるが、たとえ運動機能に選択的な障害を持つとされる進行性神経難病の患者であったとしても、高齢化や長期進行性神経難病の患者であったとしても、高齢化や長期進行性神経難病の患者であったとしても、高齢化や長期の寝たきり生活の影響など何らかの原因によって認知機の寝たきり生活の影響など何らかの原因によって認知機の寝たきり生活の影響など何らかの原因によって認知機能に低下が生じているリスクは無視できない。実際、想定能に低下が生じているリスクは無視できない。実際、想定能に低下が生じているリスクは無視できない。実際、想定ユーザーを対象としたNCのモニタ実験時にもERPの検出ユーザーを対象としたNCのモニタ実験時にもERPの検出ユーザーを対象としたNCのモニタ実験時にもERPの検出が良好でない場合、環境要因以外にも被験者側の認知が良好でない場合、環境要因以外にも被験者側の認知が良好でない場合、環境要因以外にも被験者側の認知機能の低下も推定されることもあった。
機能の低下も推定されることもあった。
機能の低下も推定されることもあった。
そこで本研究では、NCの候補となる対象者の装置適合
そこで本研究では、NCの候補となる対象者の装置適合
そこで本研究では、NCの候補となる対象者の装置適合性を検証する手段として、難易度の異なる認知課題を脳性を検証する手段として、難易度の異なる認知課題を脳性を検証する手段として、難易度の異なる認知課題を脳内意思決定を反映した脳波解読によって実施することが内意思決定を反映した脳波解読によって実施することが内意思決定を反映した脳波解読によって実施することが可能な認知機能評価システムの開発を目指す。
可能な認知機能評価システムの開発を目指す。
可能な認知機能評価システムの開発を目指す。
■■
研究開発内容研究開発内容■研究開発内容１．ＮＣ技術を応用した認知機能評価システムの試作：
１．ＮＣ技術を応用した認知機能評価システムの試作：
１．ＮＣ技術を応用した認知機能評価システムの試作：
本システムのハードウェア部分は、NC同様、脳波計測
本システムのハードウェア部分は、NC同様、脳波計測
本システムのハードウェア部分は、NC同様、脳波計測用ヘッドギア、実験制御およびデータ解析用ノートPC、そ用ヘッドギア、実験制御およびデータ解析用ノートPC、そしし用ヘッドギア、実験制御およびデータ解析用ノートPC、そてて被被験験者
者用
用サ
サブブモモニニタ
タかからら構構成
成さされれるる （（ 図 １ ） 。
して被験
者用
サブモニタ
から構
成される（図１）。
ただし、ソフトウェア部分では、メッセージを並べて表示す
ただし、ソフトウェア部分では、メッセージを並べて表示す
ただし、ソフトウェア部分では、メッセージを並べて表示す
るNCと異なり、選択肢となる８種類の絵カードを経時的にるNCと異なり、選択肢となる８種類の絵カードを経時的にるNCと異なり、選択肢となる８種類の絵カードを経時的に提示した（図２）。このうち、１種類はターゲット刺激（課題提示した（図２）。このうち、１種類はターゲット刺激（課題提示した（図２）。このうち、１種類はターゲット刺激（課題実施直前にサブモニタ画面を通じて被験者に教示）、そ実施直前にサブモニタ画面を通じて被験者に教示）、そ実施直前にサブモニタ画面を通じて被験者に教示）、それ以外の７枚をノンターゲット刺激として設定し、ターゲッれ以外の７枚をノンターゲット刺激として設定し、ターゲッれ以外の７枚をノンターゲット刺激として設定し、ターゲット刺激の提示回数を頭の中でカウントする作業を被験者
ト刺激の提示回数を頭の中でカウントする作業を被験者
ト刺激の提示回数を頭の中でカウントする作業を被験者に行わせた。各絵カードの１回当たりの提示時間は750ミリに行わせた。各絵カードの１回当たりの提示時間は750ミリに行わせた。各絵カードの１回当たりの提示時間は750ミリ秒間とし、250ミリ秒のブランク後別の絵カードを提示した。
秒間とし、250ミリ秒のブランク後別の絵カードを提示した。
秒間とし、250ミリ秒のブランク後別の絵カードを提示した。
なお、絵カードを10×10のマス目上に100区画に分割し、なお、絵カードを10×10のマス目上に100区画に分割し、なお、絵カードを10×10のマス目上に100区画に分割し、そのうち50％のピースをランダムにシャッフルした図形（図そのうち50％のピースをランダムにシャッフルした図形（図そのうち50％のピースをランダムにシャッフルした図形（図２右上のオレンジ枠）を用いることで、『Easy』、『Normal』、２右上のオレンジ枠）を用いることで、『Easy』、『Normal』、２右上のオレンジ枠）を用いることで、『Easy』、『Normal』、『Hard』の３段階の難易度を設定した（同内容の行動実験『Hard』の３段階の難易度を設定した（同内容の行動実験『Hard』の３段階の難易度を設定した（同内容の行動実験で妥当性を確認）。認知機能の評価指標としては、パターで妥当性を確認）。認知機能の評価指標としては、パターで妥当性を確認）。認知機能の評価指標としては、パター
ン識別によるターゲット解読精度に着目した。
ン識別によるターゲット解読精度に着目した。
ン識別によるターゲット解読精度に着目した。
健常者９名を対象とした実験の結果、難易度が上昇す
健常者９名を対象とした実験の結果、難易度が上昇す
健常者９名を対象とした実験の結果、難易度が上昇す
るにつれ、多くの被験者でERPの反応潜時が遅くなったり、るにつれ、多くの被験者でERPの反応潜時が遅くなったり、るにつれ、多くの被験者でERPの反応潜時が遅くなったり、振幅が小さくなったりするなどの変化が観察された。この振幅が小さくなったりするなどの変化が観察された。この振幅が小さくなったりするなどの変化が観察された。この傾向を反映し、難易度の上昇に伴い解読精度に明瞭な低傾向を反映し、難易度の上昇に伴い解読精度に明瞭な低傾向を反映し、難易度の上昇に伴い解読精度に明瞭な低下が見られた。これらの結果から、本システムが認知機能下が見られた。これらの結果から、本システムが認知機能下が見られた。これらの結果から、本システムが認知機能面からNCの装置適合性を検証できる手段となりうる可能面からNCの装置適合性を検証できる手段となりうる可能面からNCの装置適合性を検証できる手段となりうる可能性が示唆された。
性が示唆された。
性が示唆された。
２．今後の展開
２．今後の展開
２．今後の展開
今後は、健常被験者の個人差の範囲を特定することに今後は、健常被験者の個人差の範囲を特定することに今後は、健常被験者の個人差の範囲を特定することによって、認知機能の低下を検出する評価システムの開発
よって、認知機能の低下を検出する評価システムの開発
よって、認知機能の低下を検出する評価システムの開発を進める予定である。また、認知機能の向上に寄与するリを進める予定である。また、認知機能の向上に寄与するリを進める予定である。また、認知機能の向上に寄与するリ
ハビリツールへの応用も検討している。
ハビリツールへの応用も検討している。
ハビリツールへの応用も検討している。
■関連情報等（論文および特許関係）■関連情報等（論文および特許関係）■関連情報等（論文および特許関係）
・中山
他：重度運動障がい者における脳波計測による意
他：重度運動障がい者における脳波計測による意
・中山
他：重度運動障がい者における脳波計測による意思伝達装置「ニューロコミュニケーター」を用いた意思伝思伝達装置「ニューロコミュニケーター」を用いた意思伝思伝達装置「ニューロコミュニケーター」を用いた意思伝達の有用性と看護支援に関する研究．日本難病看護学会達の有用性と看護支援に関する研究．日本難病看護学会
達の有用性と看護支援に関する研究．日本難病看護学会
誌，17(3),187-203,2013.
誌，17(3),187-203,2013.
誌，17(3),187-203,2013.
・特許出願：「意思伝達装置及び方法」（特願2010-195463、・特許出願：「意思伝達装置及び方法」（特願2010-195463、・特許出願：「意思伝達装置及び方法」（特願2010-195463、及び特願2010-216749）
及び特願 2010-216749）
及び特願 2010-216749）

代表発表者 中村
中村 美子（なかむら美子（なかむら よしこ）よしこ）■キーワード：代表発表者■キーワード： （1）脳波（1）脳波（2）Brain-MachineInterface(BMI)
所
属(独)産業技術総合研究所
代表発表者
中村美子（なかむらよしこ）（2）Brain-MachineInterface(BMI)■キーワード：（1）脳波所
属 (独)産業技術総合研究所（3）事象関連電位（3）事象関連電位（2）Brain-Machine Interface(BMI)
ヒューマンライフテクノロジー研究部門
所
属 ヒューマンライフテクノロジー研究部門(独)産業技術総合研究所（4）認知機能評価（4）認知機能評価（3）事象関連電位
ニューロテクノロジー研究グループ
ヒューマンライフテクノロジー研究部門（4）認知機能評価
ニューロテクノロジー研究グループ
問合せ先 〒〒305-8568
305-8568 茨城県つ く ば 市梅園 1-1-1 中央第２ニューロテクノロジー研究グループ
問合せ先
茨城県つ く ば 市梅園 1-1-1 中央第２
TEL：029-860-5149
FAX：029-862-6524
問合せ先 TEL：029-860-5149〒 305-8568 茨城県つく ば 市梅園 1-1-1 中央第２
FAX：029-862-6524
TEL：029-860-5149

FAX：029-862-6524

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