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Investigating the Mechanism of Fluctuations in Arousal Levels

Research Project

Project/Area Number 17K19639
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Brain sciences and related fields
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

Abe Takashi  筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 准教授 (00549644)

Project Period (FY) 2017-06-30 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywords睡眠 / 覚醒 / 精神運動ヴィジランス課題 / 眠気 / 脳波 / Binaural Beats / 覚醒度 / ヴィジランス / Slow Oscillation
Outline of Final Research Achievements

We discovered that the fluctuations in arousal (reaction speed), as evaluated by the Psychomotor Vigilance Task, are not random phenomena. Instead, they exhibit long-term temporal correlations. When examining arousal indicators on EEG, we observed that sleep restriction led to an increase in theta band EEG activity, fluctuating within a cycle of 0.03-0.2 Hz, and alpha band EEG activity cycling between 0.004-0.2 Hz. We then tested the hypothesis that auditory stimulation within the frequency band of slow oscillations, under 1 Hz, could trigger arousal fluctuations, thereby promoting sleep onset. Our findings revealed that binaural beats at a frequency of 0.25 Hz effectively facilitated sleep initiation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、睡眠制限によって低周波数(<0.2 Hz)の覚醒度のゆらぎが増大することや、低周波数(0.25 Hz)の音刺激によって入眠が促進されることを発見した。これらの機序の解明を進めることによって、覚醒度に関する新規モデルに発展することが期待される。また、低周波数の音刺激による睡眠誘導法の効果を向上することによって、不眠解消という社会的意義にもつながる。

Report

(6 results)
  • 2022 Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (35 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 4 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 13 results) Book (6 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Two-dimensional CNN-based distinction of human emotions from EEG channels selected by multi-objective evolutionary algorithm2022

    • Author(s)
      Moctezuma Luis Alfredo、Abe Takashi、Molinas Marta
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 3523-3523

    • DOI

      10.1038/s41598-022-07517-5

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Role of Rapid Eye Movement Sleep in Waking Emotional Processing2021

    • Author(s)
      ABE Takashi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Physiological Psychology and Psychophysiology

      Volume: 39 Issue: 1 Pages: 19-35

    • DOI

      10.5674/jjppp.2109si

    • NAID

      130008131949

    • ISSN
      0289-2405, 2185-551X
    • Year and Date
      2021-04-30
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The abrupt shift to slower frequencies after arousal from sleep in healthy young adults2021

    • Author(s)
      Suzuki Yoko、Kawana Fusae、Satoh Makoto、Abe Takashi
    • Journal Title

      Journal of Clinical Sleep Medicine

      Volume: 17 Issue: 12 Pages: 2373-2381

    • DOI

      10.5664/jcsm.9434

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Automatic Onset Detection of Rapid Eye Movements in REM Sleep EEG Data2021

    • Author(s)
      Soler Andres、Drange Ole、Furuki Junya、Abe Takashi、Molinas Marta
    • Journal Title

      IFAC-PapersOnLine

      Volume: 54 Issue: 15 Pages: 257-262

    • DOI

      10.1016/j.ifacol.2021.10.265

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      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Tracking intermediate performance of vigilant attention using multiple eye metrics.2020

    • Author(s)
      Abe T, Mishima K, Kitamura S, Hida A, Inoue Y, Mizuno K, Kaida K, Nakazaki K, Motomura Y, Maruo K, Ohta T, Furukawa S, David F. Dinges, Ogata K.
    • Journal Title

      SLEEP

      Volume: 43 Issue: 3 Pages: 1-17

    • DOI

      10.1093/sleep/zsz219

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Sleep-related intermittent hypoxia is associated with decreased psychomotor vigilance in Japanese community residents2017

    • Author(s)
      Tanno Sakurako、Tanigawa Takeshi、Maruyama Koutatsu、Eguchi Eri、Abe Takashi、Saito Isao
    • Journal Title

      Sleep Medicine

      Volume: 29 Pages: 7-12

    • DOI

      10.1016/j.sleep.2016.08.024

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      2017 Research-status Report
  • [Journal Article] Interactive effects of visuomotor perturbation and an afternoon nap on performance and the flow experience.2017

    • Author(s)
      K. Kaida, Y. Itaguchi, S. Iwaki
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 12 Issue: 3 Pages: e0194065-e0194065

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0194065

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  • [Presentation] レム睡眠中の情動過程とその機能2021

    • Author(s)
      阿部高志
    • Organizer
      日本睡眠学会第46回定期学術集会
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    • Invited
  • [Presentation] Brain potentials related to rapid eye movements during human REM sleep : A high-density electroencephalography study2021

    • Author(s)
      Junya Furuki, Ole Drange, Andres Soler, Yoko Suzuki, Marta Molinas, Takashi Abe.
    • Organizer
      TSUKUBA CONFERENCE 2021
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  • [Presentation] 不確定状況での意思決定がレム睡眠中の脳活動に及ぼす影響2021

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      古木淳也,Ole Drange,Andres Soler,Marta Molinas,阿部高志
    • Organizer
      第82回日本生理人類学会
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  • [Presentation] REM睡眠中の嗅覚刺激呈示による夢への効果―嗅覚刺激の感じ方の個人差に着目した検討―2021

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      岡部聡美,阿部高志
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      日本睡眠学会第46回定期学術集会
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  • [Presentation] Automatic Onset Detection of Rapid Eye Movements in REM Sleep EEG Data.2021

    • Author(s)
      Andres S, Ole D, Furuki J, Abe T, Marta M
    • Organizer
      11th IFAC Symposium on Biological and Medical Systems
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 仮眠中のREM睡眠が意思決定課題の成績に及ぼす影響2021

    • Author(s)
      姜  力柯、鈴木  稚寛、鈴木  陽子、範  志偉、阿部  高志
    • Organizer
      日本睡眠学会第46回定期学術集会
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  • [Presentation] レム睡眠中に発生する急速眼球運動前陰性電位の電流源推定―高密度脳波計を用いた脳波記録の分析―2021

    • Author(s)
      古木 淳也,Ole Drange,Andres Soler,Marta Molinas,阿部 高志
    • Organizer
      第39回日本生理心理学会大会
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  • [Presentation] REM睡眠中の「強い」ニオイの呈示による夢への効果―刺激の主観的強度に着目した検討―2021

    • Author(s)
      岡部 聡美, 阿部 高志
    • Organizer
      第39回日本生理心理学会大会
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    • Invited
  • [Presentation] 睡眠ポリグラフとの同時計測による簡易睡眠脳波計の睡眠判定精度評価2021

    • Author(s)
      鈴木  陽子、阿部  高志、川名  ふさ江、星野  和哉、馬場  節、藤原  正明、小久保  利雄、柳沢  正史
    • Organizer
      日本睡眠学会第46回定期学術集会
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    • Invited
  • [Presentation] 眠ポリグラフとの同時計測によるFitbit Charge 3の睡眠判定精度評価2021

    • Author(s)
      鈴木  陽子、岡部  聡美、川名  ふさ江、小久保  利雄、柳沢  正史、阿部  高志
    • Organizer
      日本睡眠学会第46回定期学術集会
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    • Invited
  • [Presentation] モバイル睡眠検査施設を利用した睡眠検査:通常睡眠検査室との同等性に関する検討2021

    • Author(s)
      鈴木  稚寛、鈴木  陽子、小久保  利雄、高原  勇、柳沢  正史、阿部  高志
    • Organizer
      日本睡眠学会第46回定期学術集会
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    • Invited
  • [Presentation] 眼球運動や眼瞼運動を統合したヴィジランス低下の状態推定法2020

    • Author(s)
      阿部高志
    • Organizer
      第38会日本生理心理学会大会 (日本生理心理学会若手会Web研究会2020)
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  • [Presentation] 睡眠制限が覚醒度の周期性変動に及ぼす影響2019

    • Author(s)
      阿部高志,太田玲央,甲斐田幸佐
    • Organizer
      第37回日本生理心理学会大会
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  • [Presentation] 睡眠制限が精神運動ヴィジランス課題中の反応時間のゆらぎに及ぼす影響2019

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      阿部高志,太田玲央,甲斐田幸佐
    • Organizer
      第44回日本睡眠学会定期学術集会
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  • [Presentation] 睡眠の最新科学:覚醒について考える2019

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      阿部高志
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  • [Presentation] 睡眠学の現在:覚醒について考える2019

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      阿部高志
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      第290回順天堂大学衛生・公衆衛生合同ゼミナール
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  • [Presentation] 覚醒をはかる2018

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      阿部高志
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      第1回日本生理人類学会睡眠研究部会
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    • Invited
  • [Presentation] 未来の自動車に心理生理学が貢献できること2017

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      阿部高志
    • Organizer
      第81回日本心理学会
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  • [Presentation] 目を測るだけで,いつでも,ちょっとした注意力低下も測定できる技術2017

    • Author(s)
      阿部高志
    • Organizer
      JST 新技術説明会
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  • [Presentation] 眼球関連情報を用いた持続的注意低下の状態推定法2017

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      阿部高志・三島和夫・北村真吾・肥田昌子・井上雄一・水野 康・甲斐田幸佐・中﨑恭子・元村祐貴・太田敏子・古川 聡・David F. Dinges・緒方克彦
    • Organizer
      第35回日本生理心理学会大会
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  • [Presentation] 眼球運動と眼瞼活動を用いた眠気による注意低下の状態推定法2017

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      阿部高志・三島和夫・北村真吾・肥田昌子・井上雄一・水野 康・甲斐田幸佐・中﨑恭子・元村祐貴・太田敏子・古川 聡・David F. Dinges・緒方克彦
    • Organizer
      第42回日本睡眠学会学術集会
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  • [Book] 有斐閣 現代心理学辞典2021

    • Author(s)
      子安 増生、丹野 義彦、箱田 裕司
    • Total Pages
      1002
    • Publisher
      有斐閣
    • ISBN
      9784641002661
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  • [Book] 睡眠学2020

    • Author(s)
      日本睡眠学会
    • Total Pages
      712
    • Publisher
      朝倉書店
    • ISBN
      9784254301205
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  • [Book] 有斐閣現代心理学辞典2019

    • Author(s)
      阿部高志
    • Publisher
      有斐閣
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  • [Book] 睡眠学第2版2019

    • Author(s)
      阿部高志
    • Publisher
      朝倉書店
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  • [Book] 生理心理学と精神生理学 第Ⅰ巻 基礎(編集:堀 忠雄、尾崎 久記、坂田 省吾、山田 冨美雄)2017

    • Author(s)
      阿部高志
    • Total Pages
      320
    • Publisher
      北大路書房
    • ISBN
      4762829722
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  • [Book] 生理心理学と精神生理学 第Ⅱ巻 応用(編集:堀 忠雄、尾崎 久記、片山 順一、鈴木 直人)2017

    • Author(s)
      阿部高志
    • Total Pages
      416
    • Publisher
      北大路書房
    • ISBN
      4762829935
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  • [Remarks] 筑波大学国際統合睡眠医科学研究機構

    • URL

      https://wpi-iiis.tsukuba.ac.jp/

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      2018 Research-status Report

URL: 

Published: 2017-07-21   Modified: 2025-03-27  

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