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Development of a deep neural network model extracting physiologically plausible features and its application to electroencephalogram-based communication

Research Project

Project/Area Number 21K21313
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 1002:Human informatics, applied informatics and related fields
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

Maruyama Yasuhisa  東京工業大学, 情報理工学院, 研究員 (50913258)

Project Period (FY) 2021-08-30 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords脳波 / ブレイン・コンピュータ・インタフェース / ALS / 深層学習
Outline of Research at the Start

本研究は、脳波から意思を抽出するブレイン・コンピュータ・インタフェース (BCI) の実用可能性を高めることを目的とし、脳領域別に分離した脳波の信号源電流の中から、意思に関する情報として生理学的に妥当な信号を深層学習により抽出する手法の確立を目指す。頑強性の高いBCIを確立し、運動機能が制限された閉じ込め症候群患者とのコミュニケーションへの適用を目指す。

Outline of Final Research Achievements

To improve the performance of brain-computer interface (BCI), this study conducted experiments and analyses to develop a method to extract intention from electroencephalogram (EEG). In the experiment, two patients suffering from amyotrophic lateral sclerosis learned association between sensory stimuli and intention. The BCI system could decode their intention from their EEG. Importance of extracting physiologically plausible features from EEG was also confirmed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

筋萎縮性側索硬化症 (ALS) などが原因で運動機能が低下した患者にとって、脳活動情報のみを用いたコミュニケーション手法の確立は重要である。本研究では、ALS患者の脳波から生理学的に妥当な信号を抽出して使用することで、「はい」と「いいえ」のどちらを想起しているか識別を行うBCIシステムの有効性が示された。本研究で得られた結果は、脳波を用いた実用的なコミュニケーション手法の実現を目指す上で意義があると考えられる。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (2 results)

All 2024 2022

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (1 results)

  • [Journal Article] Classification of pleasantness of wind by electroencephalography2024

    • Author(s)
      Maruyama Yasuhisa、Nakamura Ryuto、Tsuji Shota、Xuan Yingli、Mizutani Kunio、Okaze Tsubasa、Yoshimura Natsue
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 19 Issue: 2 Pages: e0299036-e0299036

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0299036

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 風の強さの感覚に関連した脳活動2022

    • Author(s)
      丸山裕恒, 中村隆斗, 辻将太, 水谷国男, 玄英麗, 大風翼, 吉村奈津江
    • Organizer
      第45回日本神経科学大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report

URL: 

Published: 2021-10-22   Modified: 2025-01-30  

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